特許 6349909 発電装置

(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】6349909

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/18 20060101AFI20180625BHJP

【ＦＩ】

   H02N2/18

【請求項の数】9

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2014-88801(P2014-88801)

(22)【出願日】2014年4月23日

(65)【公開番号】特開2015-208179(P2015-208179A)

(43)【公開日】2015年11月19日

【審査請求日】2017年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(72)【発明者】

【氏名】古河 憲一

(72)【発明者】

【氏名】沼宮内 貴之

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０３３５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０８０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０８０２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｎ ２／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、
前記磁力線が軸方向に通過するように配置され、その密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルと、
前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒の一端と他端とを接近させることにより、前記磁歪棒に、自然状態で収縮応力を付与する梁部材とを有し、
前記磁歪棒の前記一端に対して前記他端を、その軸方向とほぼ垂直な方向に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成されていることを特徴とする発電装置。

【請求項2】

前記梁部材と前記磁歪棒との間隔が、側面視において、前記磁歪棒の前記一端よりも前記他端において小さくなっている請求項１に記載の発電装置。

【請求項3】

前記梁部材は、非磁性材料で構成されている請求項１または２に記載の発電装置。

【請求項4】

前記磁歪棒は、併設された２つ以上の磁歪棒を有し、
平面視において、各前記磁歪棒と前記梁部材とが重ならないよう配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の発電装置。

【請求項5】

平面視において、前記梁部材は、前記磁歪棒同士の間に配置されている請求項４に記載の発電装置。

【請求項6】

磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、
前記磁力線が軸方向に通過するように配置され、その密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルと、
前記磁歪棒の一端と他端とが接近する方向に前記磁歪棒を引張ることにより、前記磁歪棒に、自然状態で収縮応力を付与するコイルばねとを有し、
前記磁歪棒の前記一端に対して前記他端を、その軸方向とほぼ垂直な方向に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成されていることを特徴とする発電装置。

【請求項7】

磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、
前記磁力線が軸方向に通過するように配置され、その密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルと、
前記磁歪棒の一端と他端とが接近する方向に前記磁歪棒を引張ることにより、前記磁歪棒に、自然状態で収縮応力を付与する線材とを有し、
前記磁歪棒の前記一端に対して前記他端を、その軸方向とほぼ垂直な方向に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成されていることを特徴とする発電装置。

【請求項8】

前記発電装置は、さらに、磁性材料で構成され、前記磁歪棒の前記一端を収容する収容部を備える第１のブロック体と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒の前記他端を収容する収容部を備える第２のブロック体とを有する請求項１ないし７のいずれかに記載の発電装置。

【請求項9】

前記コイルは、前記磁歪棒の外周に巻回されている請求項１ないし８のいずれかに記載の発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、磁歪材料で構成された磁歪棒の透磁率の変化を利用して発電する発電装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この発電装置は、例えば、併設された一対の磁歪棒と、これらの磁歪棒を連結する連結ヨークと、各磁歪棒を囲むように設けられたコイルと、磁歪棒にバイアス磁界を印加する永久磁石およびバックヨークとを備えている。一対の磁歪棒は対向する梁として機能し、この一対の磁歪棒の各軸方向に対して垂直な方向に、連結ヨークに外力を付与すると、一方の磁歪棒が伸長するように変形し、他方の磁歪棒が収縮するように変形する。このとき、各磁歪棒の透磁率が変化する結果、これを通過する磁力線の密度（磁束密度）、すなわち、各コイルを貫く磁力線の密度が変化し、これにより、各コイルに電圧が発生する。

【0004】

このような磁歪棒は、一般的に、収縮応力の発生に伴う磁束密度（透磁率）の変化量（低下量）が大きく、その一方で、伸長応力の発生に伴う磁束密度（透磁率）の変化量（増加量）が小さいという特性を有する。そのため、発電装置に外力を付与して、磁歪棒に伸長応力と収縮応力とを交互に発生させても、伸長応力分の磁束密度の変化量が小さいため、磁歪棒の磁束密度を十分に変化させることが難しい。

【0005】

また、磁歪棒の磁束密度の変化量は、磁歪棒に印加されるバイアス磁界の強度によっても影響を受ける。一般的には、印加されるバイアス磁界の強度が大きくなると、その磁束密度の変化量は小さくなる。

【0006】

したがって、特許文献１に記載の発電装置では、磁歪棒に印加されるバイアス磁界の強度が大きいと、付与する外力を極めて大きくし、磁歪棒に発生する伸長応力および収縮応力の大きさを十分に高めなければ、磁歪棒の磁束密度の変化量を十分に大きく（具体的には、１Ｔ程度）することができず、効率の良い発電が困難となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】ＷＯ２０１１／１５８４７３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、広範囲のバイアス磁界において、効率の良い発電が可能な発電装置、すなわち、設計の自由度が高い発電装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

このような目的は以下の（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） 磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、
前記磁力線が軸方向に通過するように配置され、その密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルと、
前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒の一端と他端とを接近させることにより、前記磁歪棒に、自然状態で収縮応力を付与する梁部材とを有し、
前記磁歪棒の前記一端に対して前記他端を、その軸方向とほぼ垂直な方向に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成されていることを特徴とする発電装置。

【0011】

（２） 前記梁部材と前記磁歪棒との間隔が、側面視において、前記磁歪棒の前記一端よりも前記他端において小さくなっている上記（１）に記載の発電装置。

【0012】

（３） 前記梁部材は、非磁性材料で構成されている上記（１）または（２）に記載の発電装置。

【0013】

（４） 前記磁歪棒は、併設された２つ以上の磁歪棒を有し、
平面視において、各前記磁歪棒と前記梁部材とが重ならないよう配置されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の発電装置。

【0014】

（５） 平面視において、前記梁部材は、前記磁歪棒同士の間に配置されている上記（４）に記載の発電装置。

【0015】

（６） 磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、
前記磁力線が軸方向に通過するように配置され、その密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルと、
前記磁歪棒の一端と他端とが接近する方向に前記磁歪棒を引張ることにより、前記磁歪棒に、自然状態で収縮応力を付与するコイルばねとを有し、
前記磁歪棒の前記一端に対して前記他端を、その軸方向とほぼ垂直な方向に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成されていることを特徴とする発電装置。

【0016】

（７） 磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、
前記磁力線が軸方向に通過するように配置され、その密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルと、
前記磁歪棒の一端と他端とが接近する方向に前記磁歪棒を引張ることにより、前記磁歪棒に、自然状態で収縮応力を付与する線材とを有し、
前記磁歪棒の前記一端に対して前記他端を、その軸方向とほぼ垂直な方向に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成されていることを特徴とする発電装置。

【0020】

（８） 前記発電装置は、さらに、磁性材料で構成され、前記磁歪棒の前記一端を収容する収容部を備える第１のブロック体と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒の前記他端を収容する収容部を備える第２のブロック体とを有する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の発電装置。

【0021】

（９） 前記コイルは、前記磁歪棒の外周に巻回されている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の発電装置。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、自然状態（発電装置に外力が付与されていない状態）で磁歪棒に収縮応力（圧縮応力）が付与されることにより、応力が発生していない状態の磁歪棒に比べて、その透磁率が低くなる。そのため、かかる発電装置では、磁歪棒の伸長応力（引張応力）の発生に伴う磁束密度の変化量を大きくすることができ、磁歪棒に伸長応力と収縮応力とを交互に発生させると、磁歪棒に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。

【0023】

また、一般的に、磁歪棒に生じる磁束密度の変化量は、印加されるバイアス磁界の強度が所定の値（最適値）までは大きくなり、この強度が最適値を超えて大きくなるにしたがって小さくなる。本発明では、磁歪棒に印加されるバイアス磁界の強度が最適値よりも大きくなる場合でも、磁歪棒に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。すなわち、広いバイアス磁界の強度範囲にわたって、磁歪棒に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。これにより、広範囲のバイアス磁界において、効率の良い発電が可能な発電装置、すなわち、設計の自由度が高い発電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の発電装置の第１実施形態を示す斜視図である。

【図2】図１に示す発電装置の分解斜視図である。

【図3】図３（ａ）は、図１に示す発電装置の右側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す各磁歪素子からコイルを取り除いた状態を示す図である。

【図4】図１に示す発電装置の平面図である。

【図5】図１に示す発電装置の正面図である。

【図6】図６（ａ）は、図１に示す発電装置（コイルは省略）を振動体に取り付けた状態を示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す発電装置の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を示す図である。

【図7】図７（ａ）および図７（ｂ）は、鉄−ガリウム系合金を主成分とする磁歪材料で構成された磁歪棒において、付与される応力に応じた、印加されるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度（Ｂ）との関係を示すグラフであり、図７（ｃ）は、かかる磁歪棒において、磁歪棒に応力が発生していない状態を基準として、付与される外力に応じた、印加されるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度の変化量（ΔＢ）との関係を示すグラフであり、図７（ｄ）は、かかる磁歪棒において、１４．１５ＭＰａの収縮応力が発生している状態を基準として、付与される外力に応じた、印加されるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度の変化量（ΔＢ）との関係を示すグラフである。

【図8】基端が筐体に固定された１つの棒材（１つの梁）の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を模式的に示す側面図である。

【図9】基端が筐体に固定された対向する一対の平行な梁（平行梁）の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を模式的に示す側面図である。

【図10】先端に外力が付与された一対の平行梁にかかる応力（伸長応力、収縮応力）を模式的に示す図である。

【図11】本発明の第１実施形態の発電装置の他の構成例を示す平面図である。

【図12】図１２（ａ）は、本発明の第１実施形態の発電装置の他の構成例において、連結部を各ブロック体に取り付ける前の状態を説明するための右側面図（コイルは省略）であり、図１２（ｂ）は、本発明の第１実施形態の発電装置の他の構成例の右側面図（コイルは省略）である。

【図13】本発明の発電装置の第２実施形態を示す側面図である。

【図14】本発明の第２実施形態の発電装置の他の構成例を示す側面図である。

【図15】本発明の発電装置の第３実施形態を示す側面図である。

【図16】本発明の発電装置の第４実施形態を示す斜視図である。

【図17】図１６に示す発電装置の側面図である。

【図18】本発明の第４実施形態の発電装置の他の構成例を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の発電装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の発電装置の第１実施形態について説明する。

【0026】

図１は、本発明の発電装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す発電装置の分解斜視図、図３（ａ）は、図１に示す発電装置の右側面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す各磁歪素子からコイルを取り除いた状態を示す図、図４は、図１に示す発電装置の平面図、図５は、図１に示す発電装置の正面図、図６（ａ）は、図１に示す発電装置（コイルは省略）を振動体に取り付けた状態を示す側面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す発電装置の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を示す図である。

【0027】

なお、以下の説明では、図１、図２、図３（ａ），（ｂ）、図５および図６（ａ），（ｂ）中の上側および図４中の紙面手前側を「上」または「上方」と言い、図１、図２、図３（ａ），（ｂ）、図５および図６（ａ），（ｂ）中の下側および図４中の紙面奥側を「下」または「下方」と言う。また、図１および図２中の紙面右奥側および図３（ａ），（ｂ）、図４および図６（ａ），（ｂ）中の右側を「先端」と言い、図１および図２中の紙面左手前側および図３（ａ），（ｂ）、図４および図６（ａ），（ｂ）中の左側を「基端」と言う。

【0028】

図１および図２に示す発電装置１は、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒２と、磁力線が軸方向に通過するように配置されたコイル３と、磁歪棒２に応力を付与する機能を有する梁部材７３とを有している。この発電装置１では、磁歪棒２の基端（一端）に対して先端（他端）を、その軸方向とほぼ垂直な方向（図１中上下方向）に変位させて磁歪棒２を伸縮させる。このとき、逆磁歪効果により磁歪棒２の透磁率が変化し、磁歪棒２を通過する磁力線の密度（コイル３を貫く磁力線の密度）が変化することにより、コイル３に電圧が発生する。

【0029】

以下、各部の構成について説明する。
（磁歪棒２）
本実施形態の発電装置１は、図１および図２に示すように、併設された２つの磁歪棒２、２を有している。磁歪棒２は、磁歪材料で構成され、磁化が生じ易い方向（磁化容易方向）を軸方向として配置されている。本実施形態では、この磁歪棒２は、長尺の平板状をなしており、その軸方向に磁力線を通過させる。

【0030】

このような磁歪棒２は、その厚さ（横断面積）が軸方向に沿ってほぼ一定となっている。磁歪棒２の平均厚さは、特に限定されないが、０．３〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｍｍ程度であるのがより好ましい。また、磁歪棒２の平均横断面積は、０．２〜２００ｍｍ^２程度であるのが好ましく、０．５〜５０ｍｍ^２程度であるのがより好ましい。かかる構成により、磁歪棒２の軸方向に磁力線を確実に通過させることができる。

【0031】

磁歪材料のヤング率は、４０〜１００ＧＰａ程度であるのが好ましく、５０〜９０ＧＰａ程度であるのがより好ましく、６０〜８０ＧＰａ程度であるのがさらに好ましい。かかるヤング率を有する磁歪材料で磁歪棒２を構成することにより、磁歪棒２をより大きく伸縮させることができる。このため、磁歪棒２の透磁率をより大きく変化させることができるので、発電装置１（コイル３）の発電効率をより向上させることができる。

【0032】

かかる磁歪材料としては、特に限定されないが、例えば、鉄−ガリウム系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−ニッケル系合金等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、鉄−ガリウム系合金（ヤング率：約７０ＧＰａ）を主成分とする磁歪材料が好適に用いられる。鉄−ガリウム系合金を主成分とする磁歪材料は、前述したようなヤング率の範囲に設定し易い。

【0033】

また、以上のような磁歪材料は、Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍのような希土類金属のうちの少なくとも１種を含むのが好ましい。これにより、磁歪棒２の透磁率の変化をより大きくすることができる。

【0034】

かかる２つの磁歪棒２、２の外周には、それらの両端部２１、２２を除く部分を囲むようにコイル３が巻回（配置）されている。

【0035】

（コイル３）
コイル３は、線材３１を磁歪棒２の外周に巻回することにより構成されている。これにより、コイル３は、磁歪棒２を通過している磁力線が、その軸方向に通過する（内腔部を貫く）ように配設されている。このコイル３には、磁歪棒２の透磁率の変化、すなわち、磁歪棒２を通過する磁力線の密度（磁束密度）の変化に基づいて、電圧が発生する。

【0036】

本実施形態の発電装置１では、磁歪棒２、２を厚さ方向ではなく、幅方向に併設するため、これらの間隔を大きく設計することができる。そのため、磁歪棒２に巻回するコイル３のスペースを十分に確保することができ、横断面積（線径）が比較的大きい線材３１を用いても、その巻き数を多くすることができる。線径が大きい線材は、その抵抗値（負荷インピーダンス）が小さく、効率良く電流を流すことができるため、コイル３に発生した電圧を効率良く利用することができる。

【0037】

ここで、磁歪棒２の磁束密度の変化に基づいて、コイル３に発生する電圧εは下記（１）式で表される。

【0038】

ε＝Ｎ×ΔＢ／ΔＴ （１）
（ただし、Ｎは線材３１の巻き数、ΔＢはコイル３の内腔部を通過する磁束の変化量、ΔＴは時間の変化量を表す。）

【0039】

このように、コイル３に発生する電圧は、線材３１の巻き数および磁歪棒２の磁束密度の変化量（ΔＢ／ΔＴ）に比例するため、線材３１の巻き数を多くすることにより、発電装置１の発電効率を向上させることができる。

【0040】

線材３１としては、特に限定されないが、例えば、銅製の基線に絶縁被膜を被覆した線材や、銅製の基線に融着機能を付加した絶縁被膜を被覆した線材等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

【0041】

線材３１の巻き数は、特に限定されないが、１０００〜１００００程度であるのが好ましく、２０００〜９０００程度であるのがより好ましい。これにより、コイル３に発生する電圧をより大きくすることができる。

【0042】

また、線材３１の横断面積は、特に限定されないが、５×１０^−４〜０．１５ｍｍ^２程度であるのが好ましく、２×１０^−３〜０．０８ｍｍ^２程度であるのがより好ましい。このような線材３１は、その抵抗値が十分に低いため、発生した電圧によってコイル３を流れる電流を効率良く外部に流すことができ、発電装置１の発電効率をより向上させることができる。

【0043】

なお、線材３１の横断面形状は、例えば、三角形、正方形、長方形、六角形のような多角形、円形、楕円形等のいかなる形状であってもよい。
各磁歪棒２の基端側には、第１のブロック体４が設けられている。

【0044】

（第１のブロック体４）
第１のブロック体４は、発電装置１を、振動を発生する振動体に固定するための固定部として機能する。第１のブロック体４を介して発電装置１を固定することにより、磁歪棒２は、その基端を固定端、先端を可動端として片持ち支持されている。なお、第１のブロック体４を取り付ける振動体としては、例えば、空調用ダクト等の各種振動体が挙げられる。振動体の具体例については、後述する。

【0045】

図１および図２に示すように、このような第１のブロック体４は、先端側の高背部４１と、この高背部４１よりも高さ（厚さ）が小さい低背部４２とを有しており、外形が階段状（段差状）をなしている。

【0046】

高背部４１の厚み方向の略中央には、その幅方向に沿って形成されたスリット４１１が設けられており、このスリット４１１に磁歪棒２の基端部２１が挿入される。また、高背部４１の幅方向の両端部には、その厚さ方向に貫通する一対の雌ネジ部４１２が設けられている。各雌ネジ部４１２には、雄ネジ４３が螺合する。

【0047】

低背部４２の幅方向の両端部には、その厚さ方向に貫通する一対の雌ネジ部４２１が設けられており、各雌ネジ部４２１には、雄ネジ４４が螺合する。この雄ネジ４４を、雌ネジ部４２１を介して筐体等に螺合することにより、第１のブロック体４を筐体に固定することができる。

【0048】

また、低背部４２の下面には、その幅方向に延在する溝４２２が形成されている。したがって、第１のブロック体４は、溝４２２を挟む基端側（低背部４２）と先端側（主に高背部４１）との２つの部位で振動体に固定されるため、溝４２２付近で撓み易い構成となる。そのため、振動体の振動を第１のブロック体４を介して磁歪棒２の先端側（第２のブロック体５）に効率良く伝達することができる。その結果、磁歪棒２に効率良く伸長応力（引張応力）または収縮応力（圧縮応力）を付与することができる。
一方、磁歪棒２の先端側には、第２のブロック体５が設けられている。

【0049】

（第２のブロック体５）
第２のブロック体５は、磁歪棒２に対して外力や振動を付与する錘として機能する部位である。振動体の振動により、第２のブロック体５に対して、上下方向への外力または振動が付与される。これにより、磁歪棒２は、その基端を固定端とし、先端が上下方向に往復動（先端が基端に対して相対的に変位）する。

【0050】

図１および図２に示すように、第２のブロック体５は、略直方体状をなしており、基端側に先端側よりも２段低くなるように階段状（段差状）に形成された段差部５５が形成されている。段差部５５は、基端側に磁歪棒２の先端部２２が載置される第１の段差面５５１と、第１の段差面５５１より先端側に第１の段差面５５１よりも１段高く設けられた第２の段差面５５２とを有している。なお、第２のブロック体５の第２の段差面５５２から第１の段差面５５１までの高さは、磁歪棒２の先端部２２の厚さとほぼ等しくなるように設定されている。

【0051】

また、段差部５５には、第１の段差面５５１の幅方向の両端付近に、その厚さ方向に貫通する一対の雌ネジ部５５３が形成されており、２つの雄ネジ５３と螺合するように構成されている。

【0052】

第１のブロック体４および第２のブロック体５の構成材料としては、それぞれ、磁歪棒２の端部２１、２２を確実に固定することができ、磁歪棒２に対して、一様な応力を付与し得る十分な剛性を備え、かつ、磁歪棒２に永久磁石６からのバイアス磁界を付与し得る強磁性を備える材料であれば、特に限定されない。上記の特性を備える材料としては、例えば、純鉄（例えば、ＪＩＳ ＳＵＹ）、軟鉄、炭素鋼、電磁鋼（ケイ素鋼）、高速度工具鋼、構造鋼（例えば、ＪＩＳ ＳＳ４００）、ステンレス、パーマロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

【0053】

また、第１のブロック体４および第２のブロック体５の幅は、磁歪棒２の幅よりも大きく設計されている。具体的には、第１のブロック体４のスリット４１１に磁歪棒２の基端部２１を挿入し、また、第２のブロック体５の第１の段差面５５１に磁歪棒２の先端部２２を載置した際に、一対の雌ネジ部４１２、５５３間に磁歪棒２を配置することが可能となるような幅を有する。このような各ブロック体４、５の幅としては、３〜１５ｍｍ程度であるのが好ましく、５〜１０ｍｍ程度であるのがより好ましい。各ブロック体４、５の幅を上記範囲内とすることにより、発電装置１の小型化を図りながら、各磁歪棒２に巻回されるコイル３の体積を十分に確保することができる。

【0054】

第１のブロック体４同士の間および第２のブロック体５同士の間には、磁歪棒２にバイアス磁界を印加する２つの永久磁石６が設けられている。

【0055】

（永久磁石６）
各永久磁石６は、円柱状をなしている。

【0056】

図４に示すように、第１のブロック体４同士の間に設けられた永久磁石６は、Ｓ極を図４中下側に、Ｎ極を図４中上側にして配置されている。また、第２のブロック体５同士の間に設けられた永久磁石６は、Ｓ極を図４中上側に、Ｎ極を図４中下側にして配置されている。すなわち、各永久磁石６は、その着磁方向が磁歪棒２、２の併設方向と一致するように配設されている（図５等参照）。これにより、発電装置１には、時計周りの磁界ループが形成されている。

【0057】

永久磁石６には、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石や、それらを粉砕して樹脂材料やゴム材料に混練した複合素材を成形してなる磁石（ボンド磁石）等を用いることができる。このような永久磁石６は、各ブロック体４、５と、例えば、接着剤等による接着により固定されるのが好ましい。

【0058】

なお、発電装置１では、永久磁石６が、第２のブロック体５ごと、変位するように構成されている。したがって、第２のブロック体５と永久磁石６との間で摩擦が発生しない。このため、摩擦によって第２のブロック体５が変位するためのエネルギーが消費されないため発電装置１は、効率良く発電することができる。

【0059】

このような磁歪棒２、２は、各第１のブロック体４および各第２のブロック体５を介して連結部７により連結されている。

【0060】

（連結部７）
連結部７は、第１のブロック体４同士を連結する第１の連結部材７１と、第２のブロック体５同士を連結する第２の連結部材７２と、第１の連結部材７１と第２の連結部材７２とを連結する１つの梁部材７３とを備えている。

【0061】

本実施形態では、第１の連結部材７１、第２の連結部材７２および梁部材７３は、いずれも帯状（長尺の平板状）をなしており、連結部７全体としては、平面視において、Ｈ字状をなしている。連結部７は、各部材を溶接等により連結した構成であってもよいが、各部材が一体的に形成されているのが好ましい。

【0062】

第１の連結部材７１は、各第１のブロック体４の高背部４１上面と当接し、また、第２の連結部材７２は、第２のブロック体５の第２の段差面５５２とその一部が当接するように構成されている。

【0063】

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の発電装置１では、側面視において、第１のブロック体４の高背部４１の上面の下面からの高さ（高背部４１における第１のブロック体４の厚さ）が、第２のブロック体５の第２の段差面５５２の下面からの高さ（第２の段差面５５２における第２のブロック体５の厚さ）よりも大きくなるように構成されている。そのため、磁歪棒２と第１の連結部材７１との離間距離が、磁歪棒２と第２の連結部材７２との離間距離よりも長くなるように構成されている。これにより、側面視において、第１の連結部材７１と第２の連結部材７２とを連結する梁部材７３と磁歪棒２との間隔は、基端から先端に向かって小さくなっている。

【0064】

このような連結部７は、例えば、平面視においてＨ字状の板材を用意し、プレス加工、曲げ加工または鍛造加工等により、梁部材７３に対して第１の連結部材７１と第２の連結部材７２とを反対方向に屈曲させることにより形成することができる。このような方法を用いることにより、第１の連結部材７１と梁部材７３とのなす角度および第２の連結部材７２と梁部材７３とのなす角度を容易かつ任意に調整することができる。

【0065】

第１の連結部材７１は、２つの第１のブロック体４に設けられた４つの雌ネジ部４１２に対応する位置に形成された４つの貫通孔７１１を備えている。スリット４１１に磁歪棒２の基端部２１を挿入し、雄ネジ４３を第１の連結部材７１の貫通孔７１１に挿通して雌ネジ部４１２に螺合する。これにより、第１の連結部材７１が各高背部４１（第１のブロック体４）にネジ止めされるとともに、スリット４１１の間隔が狭まることにより、基端部２１（磁歪棒２）が第１のブロック体４に固定される。

【0066】

第２の連結部材７２は、２つの第２のブロック体５に設けられた４つの雌ネジ部５５３に対応する位置に形成された４つの貫通孔７２１を備えている。第１の段差面５５１に磁歪棒２の先端部２２を載置するとともに、第２の連結部材７２の基端を第２の段差面５５２に当接した状態で、雄ネジ５３を貫通孔７１１に挿通し、雌ネジ部５５３に螺合する。これにより、第２の連結部材７２が第２のブロック体５にネジ止めされるとともに、第２の連結部材７２の底面と第１の段差面５５１との間で先端部２２が狭持されることにより、先端部２２（磁歪棒２）が第２のブロック体５に固定される。

【0067】

このように、雄ネジ４３により、磁歪棒２および第１の連結部材７１を第１のブロック体４に、雄ネジ５３により、磁歪棒２および第２の連結部材７２を第２のブロック体５に共締めするため、部材同士を固定、連結するための部品点数および組立工数を少なくすることができる。なお、接合方法は上述したようなネジ止めに限られず、カシメ、拡散接合、ピンの圧入、ろう付け、溶接（レーザ溶接、電気溶接等）、接着剤による接着等でも良い。

【0068】

このような第１の連結部材７１および第２の連結部材７２の長さを、設定することにより、磁歪棒２、２同士の間隔を変更することができる。磁歪棒２、２同士の間隔を大きくすることにより、各磁歪棒２にコイル３を巻回するスペースを十分に確保することができる。これにより、コイル３の体積を十分に大きくすることができ、結果として、発電装置１の発電効率を向上させることができる。

【0069】

梁部材７３は、第１の連結部材７１および第２の連結部材７２の中央部同士を連結している。そして、発電装置１では、平面視において、この梁部材７３と磁歪棒２、２とが重ならないように配置され（図１参照）、側面視において、磁歪棒２、２と梁部材７３との間隔が、基端から先端に向かって小さくなるように構成されている（図３参照）。本実施形態では、梁部材７３の幅は、各磁歪棒２に巻回されたコイル３同士の間隔より小さく設定され、側面視において、梁部材７３は、先端側でコイル３と重なるように構成されている。

【0070】

発電装置１では、磁歪棒２、２と梁部材７３とが対向する梁として機能し、第２のブロック体５の変位に伴って、各磁歪棒２と梁部材７３とが同一方向（図１中の上方向または下方向）に変位する。その際に、各磁歪棒２には、梁部材７３によって応力が付与される。ここで、梁部材７３が、各磁歪棒２に巻回されたコイル３同士の間に配置されているため、各磁歪棒２が変位する際に、これと梁部材７３とが互いに接触することはない。

【0071】

さらに、連結部７を第１のブロック体４および第２のブロック体５に連結する前の状態で、梁部材７３の長さは、平面視において、磁歪棒２の第１のブロック体４の先端から第２のブロック体５の基端までの長さよりも長くなるように構成されている。本実施形態では、このような梁部材７３を備える連結部７により、第１のブロック体４同士および第２のブロック体５同士が連結されている。そのため、発電装置１では、梁部材７３により、第２のブロック体５が、第１のブロック体４に対して梁部材７３の長手方向（図３（ｂ）中、右下方向）に押圧される。これにより、自然状態（発電装置１に外力が付与されていない状態）で磁歪棒２の基端部２１と先端部２２とが接近し、磁歪棒２に収縮応力が付与される（図３（ｂ））。本実施形態では、かかる梁部材７３が、自然状態で磁歪棒２にバイアス応力（収縮応力）を付与するバイアス応力付与機構を構成する。

【0072】

このような発電装置１は、雄ネジ４４により第１のブロック体４が振動体の筐体１００に固定される（図６（ａ）参照）。この状態において、振動体の振動により、第１のブロック体４に対して、第２のブロック体５が下方に向かって変位（回動）すると（図６（ｂ）参照）、すなわち、磁歪棒２の基端に対して先端が下方に向かって変位すると、梁部材７３が軸方向に伸長するように変形し、磁歪棒２が軸方向に収縮するように変形する。一方、第２のブロック体５が上方に向かって変位（回動）すると、すなわち、磁歪棒２の基端に対して先端が上方に向かって変位すると、梁部材７３が軸方向に収縮するように変形し、磁歪棒２が軸方向に伸長するように変形する。その結果、逆磁歪効果により磁歪棒２の透磁率が変化して、磁歪棒２を通過する磁力線の密度（コイル３の内腔部を軸方向に貫く磁力線の密度）が変化する。これにより、コイル３に電圧が発生する。

【0073】

かかる発電装置１において、コイル３に発生する電圧の大きさ（発電量）は、磁歪棒２の磁束密度の変化量に比例する。この磁歪棒２の磁束密度の変化量は、印加されるバイアス磁界の大きさと、磁歪棒２に発生する応力（伸長応力または収縮応力）の大きさとにより決まる。

【0074】

図７は、具体例として、鉄−ガリウム系合金（ヤング率：約７０ＧＰａ）を主成分とする磁歪材料で構成された磁歪棒において、発生する応力に応じた、印加されるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度（Ｂ）との関係、および印加されるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度の変化量（ΔＢ）との関係を示すグラフである。

【0075】

具体的には、図７（ａ）および図７（ｂ）は、かかる磁歪棒において、付与された応力に応じた、印加されるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度（Ｂ）との関係を示すグラフであり、図７（ｃ）は、かかる磁歪棒において、応力が発生していない状態を基準として、付与される外力に応じた、印加されるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度の変化量（ΔＢ）との関係を示すグラフであり、図７（ｄ）は、かかる磁歪棒において、磁歪棒に１４．１５ＭＰａの収縮応力が発生している状態を基準として、付与される外力に応じた、印加されるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度の変化量（ΔＢ）との関係を示すグラフである。

【0076】

なお、磁歪棒に応力が発生していない状態（±０ＭＰａ）におけるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度（Ｂ）との関係（Ｈ−Ｂ曲線）は、図７（ａ）中、太線で示されている。また、磁歪棒に１４．１５ＭＰａの収縮応力が発生している状態（−１４．１５ＭＰａ）におけるバイアス磁界（Ｈ）と磁束密度（Ｂ）との関係（Ｈ−Ｂ曲線）は、図７（ｂ）中、太線で示されている。なお、以下の説明では、例えば、自然状態でバイアス応力が付与されない磁歪棒に「±１４．１５ＭＰａの応力を発生させる」とは、磁歪棒に１４．１５ＭＰａの伸長応力（＋１４．１５ＭＰａ）と１４．１５ＭＰａの収縮応力（−１４．１５ＭＰａ）とを交互に発生させることを意味する。

【0077】

図７（ａ）に示すように、応力が発生していない状態の磁歪棒に比べて、伸長応力が発生している磁歪棒では、発生する伸長応力が大きくなるにしたがって、その透磁率が高くなる。その結果、磁歪棒を軸方向に通過する磁力線の密度（磁束密度）が高くなる（図７（ａ）中、太線よりも上側の各Ｈ−Ｂ曲線参照）。一方、応力が発生していない状態の磁歪棒に比べて、収縮応力が発生している磁歪棒では、発生する収縮応力が大きくなるにしたがって、その透磁率が低くなる。その結果、磁歪棒を通過する磁束密度が低くなる（図７（ａ）中、太線よりも下側の各Ｈ−Ｂ曲線参照）。

【0078】

ところで、図７（ａ）に示すように、このような磁歪棒は、収縮応力の発生に伴う磁束密度（透磁率）の変化量、すなわち、応力が発生していない状態の磁歪棒の磁束密度からの低下量が大きい。その一方、伸長応力の発生に伴う磁束密度（透磁率）の変化量、すなわち、応力が発生していない状態の磁歪棒の磁束密度からの増加量が小さい。

【0079】

そのため、自然状態でバイアス応力が付与されない磁歪棒に、一定の大きさの伸長応力と収縮応力とを交互に発生させても、その伸長応力分の磁束密度の変化量が小さいため、印加されるバイアス磁界の大きさによっては、磁歪棒の磁束密度を十分に変化させることは難しい。

【0080】

例えば、図７（ｃ）に示すように、自然状態でバイアス応力が付与されない磁歪棒に、±１４．１５ＭＰａの応力を発生させる際に、１Ｔ以上の磁束密度の変化量（ΔＢ）を得るために必要なバイアス磁界の大きさは、おおよそ０．８〜２．８ｋＡ／ｍ程度である。また、かかる磁歪棒に、±４９．５６ＭＰａの応力を発生させる際に、１Ｔ以上の磁束密度の変化量（ΔＢ）を得るために必要なバイアス磁界の大きさは、おおよそ０．８〜９．８ｋＡ／ｍ程度である。

【0081】

これに対し、発電装置１では、自然状態において、磁歪棒２に収縮応力が付与されるため、応力が発生していない状態の磁歪棒に比べて磁歪棒２の透磁率が低くなる。磁歪棒２は、この収縮応力が付与された状態を基準として伸縮する。

【0082】

例えば、図７（ｂ）に示すように、自然状態において、磁歪棒に１４．１５ＭＰａの収縮応力が付与される場合には、磁歪棒２は、図７（ｂ）中の太線を基準として伸縮する。この場合、伸長応力の発生に伴う磁束密度の変化量（増加量）が、自然状態でバイアス応力が付与されない磁歪棒に伸長応力を付与した際の磁束密度の変化量よりも大きくなる。

【0083】

したがって、発電装置１の磁歪棒２では、収縮応力の発生に伴う磁束密度の変化量とともに、伸長応力の発生に伴う磁束密度の変化量をも大きくすることができる。これにより、十分な磁束密度の変化量（１Ｔ以上）を得るために必要となるバイアス磁界の強度範囲を大きくすることができる。

【0084】

例えば、図７（ｄ）に示すように、自然状態で１４．１５ＭＰａの収縮応力が付与される磁歪棒に、±１４．１５ＭＰａの応力を発生させる、すなわち、磁歪棒に発生する応力が、交互に０ＭＰａ、−２８．３ＭＰａとなるようにした際に、１Ｔ以上の磁束密度の変化量（ΔＢ）を得るために必要なバイアス磁界の大きさは、おおよそ１．６〜５．７ｋＡ／ｍ程度である。また、かかる磁歪棒に、±４９．５６ＭＰａの応力を発生させる、すなわち、磁歪棒に発生する応力が、交互に＋３５．４ＭＰａ、−６３．７１ＭＰａとなるようにした際に、１Ｔ以上の磁束密度の変化量（ΔＢ）を得るために必要なバイアス磁界の大きさは、おおよそ０．７〜１３ｋＡ／ｍ程度である。

【0085】

図７（ｃ）と図７（ｄ）との比較から、自然状態で収縮応力が付与された（バイアス応力が付与された）磁歪棒では、十分な磁束密度の変化量を得るために必要なバイアス磁界の強度範囲が大きくなることが分かる。

【0086】

このように、発電装置１では、磁歪棒２に十分な磁束密度変化を生じさせるためのバイアス磁界の強度範囲が広くなる。そのため、例えば、永久磁石６として、その大きさや形状が異なる磁石を用いたり、保持力や最大エネルギー積等の特性が異なる磁石を用いた場合でも、同様にして、磁歪棒２に磁束密度の変化を生じさせることができる。また、磁歪棒２と永久磁石６との位置関係を変更して、磁歪棒２に印加されるバイアス磁界の強度が変わった場合でも、磁歪棒２に十分な磁束密度の変化を生じさせることができる。このように、発電装置１では、その構成（各部材の大きさ、配設位置等）をある程度自由に設計変更した場合でも、磁歪棒２の磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。すなわち、発電装置１では、その設計の自由度を高くすることができる。また、発電装置１では、広い強度範囲のバイアス磁界において、大きい発電量を得ることができる。そのため、発電装置１を構成する各部材の材料特性、形状公差、組み立て時における部材同士の取り付け位置のズレ等から生じる組立誤差等により磁歪棒２に印加されるバイアス磁界の大きさにバラつきが生じても、発電装置１では、十分に大きい発電量を安定的に得ることができる。

【0087】

また、発電装置１において、磁歪棒２は、収縮応力が付与された状態を基準として伸縮する。同じ大きさの外力が付与された場合には、この磁歪棒２に発生する伸長応力の大きさは、自然状態で応力が付与されない状態を基準に伸縮する磁歪棒に比べて小さくなる。一般的に、ある部材に伸長応力を繰り返し発生させると、その部材は、劣化し易くなり、耐久性が低下する。一方、発電装置１の磁歪棒２では、自然状態で収縮応力が付与されるため、発電装置１を繰り返し使用しても、磁歪棒２が劣化するのを防止し、優れた耐久性を維持することができる。

【0088】

特に、上述した磁歪棒２を構成する材料は、選択できる種類が限られており、また、その剛性が比較的低い。発電装置１では、磁歪棒２とともに平行梁として機能する梁部材７３として、後述するような比較的剛性の高い材料を用いることにより、磁歪棒２および梁部材７３（連結部７）の耐久性が向上し、発電装置１の長寿命化を図ることができる。

【0089】

また、発電装置１では、上述したように、側面視において、磁歪棒２、２と梁部材７３との間隔（以下、「梁間隔」とも言う）が、基端から先端に向かって小さくなるように構成されている。言い換えれば、磁歪棒２と梁部材７３とが基端から先端にテーパーがかかった梁構造（テーパー梁構造）となっている（図３（ｂ）参照）。かかる構成では、磁歪棒２と梁部材７３とからなる一対の梁は、基端から先端に向かって変位方向（上下方向）への剛性が低くなる。これにより、発電装置１の先端（第２のブロック体５）に外力が付与されると、磁歪棒２および梁部材７３は上下方向に円滑に変位することができ、その結果、磁歪棒２に発生する応力の厚さ方向におけるバラつきを少なくすることができる。これにより、磁歪棒２に一様な応力を生じさせることができる。

【0090】

上述したように、発電装置１では、磁歪棒２に発生する伸長応力および収縮応力が比較的小さい場合でも、幅広いバイアス磁界の強度範囲にわたって、その磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。その上、磁歪棒２に発生する応力のバラつきを少なくし、磁歪棒２に一様な応力を生じさせることができるため、発電装置１は、付与された外力により、より効率良く発電することができる。

【0091】

また、発電装置１では、磁歪棒２、２と梁部材７３との梁間隔を自由に設計することができる。具体的には、第１のブロック体４に設けられたスリット４１１からその上面（高背部４１の上面）までの長さ（高さ）を調整することにより、基端側における磁歪棒２、２と梁部材７３との梁間隔を自由に設計し、磁歪棒２、２と梁部材７３との梁間隔を自由に設計することができる。

【0092】

本発明者らにより、一対の梁の梁間隔と、その先端に外力を付与した際に発生する応力との関係が解明されており、以下の検討結果から、梁間隔を小さくすることによって各梁にほぼ一様な応力が発生することが分かっている。

【0093】

図８は、基端が筐体に固定された１つの棒材（１つの梁）の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を模式的に示す側面図、図９は、基端が筐体に固定された対向する一対の平行な梁（平行梁）の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を模式的に示す側面図、図１０は、先端に外力が付与された一対の平行梁にかかる応力（伸長応力、収縮応力）を模式的に示す図である。

【0094】

なお、図８〜図１０中の上側を、「上」または「上側」と言い、図８〜図１０中の下側を、「下」または「下側」と言う。また、図８〜図１０中の左側を、「基端」と言い、図８〜図１０中の右側を、「先端」と言う。

【0095】

１つの梁の先端に対して下方に曲げ変形するように外力を付与した場合には、図８に示すように、梁の曲げ変形に伴い、梁に応力がかかり、梁上側には一様な引張（伸長）応力、梁下側には一様な圧縮（収縮）応力が発生する。一方、一定の梁間隔を有する平行梁の先端に対して外力を付与した場合には、各梁は、図８に示すように曲げ変形するとともに、図９に示すように外力の付与前後で先端側の梁間隔を一定に保つために平行リンク動作を行うように変形する。このような平行梁では、梁間隔が大きいほど、この平行リンク動作が顕著に表れ、逆に、梁間隔が小さいほど、平行リンク動作が抑制されて、図８に示すような１つの梁の曲げ変形に近い変形をするようになる。

【0096】

したがって、梁間隔が比較的大きい平行梁の構成では、曲げ変形と平行リンク動作による変形とが混在することにより、各梁が、図１０に示すような略Ｓ字状に変形する。平行梁が下側に変形する際には、上側の梁には一様な伸長応力が発生するのが好ましいが、図１０に示すように、中央部に伸長応力Ａが発生するものの、基端側の下部および先端側の上部に大きな収縮応力Ｂが発生する。また、下側の梁には一様な収縮応力が発生するのが好ましいが、中央部に収縮応力Ｂが発生するものの、基端側の上部および先端側の下部に大きな伸長応力Ａが発生する。すなわち、各梁に発生する伸長応力と収縮応力との双方がいずれも大きいため、梁全体に発生するいずれか一方の応力（伸長応力または収縮応力）の絶対値を大きくすることができない。このような平行梁として磁歪棒を用いた場合、磁歪棒中の磁束密度の変化量を大きくすることができない。

【0097】

以上の検討結果から、磁歪棒と梁部材とが一対の平行梁をなすような発電装置では、磁歪棒と梁部材との梁間隔を小さくして、梁の平行リンク動作を抑制することにより、図８に示すような１つの梁の曲げ変形挙動に近づけることが、発電効率を向上する観点から望ましい。

【0098】

また、発電装置１では、コイル３の体積が、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔によって制限されないため、コイル３の体積を十分に大きくしながらも、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を十分に小さく設計することができる。これにより、コイル３の体積を増大させつつも、磁歪棒２に生じる応力をより均一にすることができ、発電装置１の発電効率を優れたものとすることができる。

【0099】

また、発電装置１では、磁歪棒２と梁部材７３とからなる一対の梁が、基端から先端に向かって変位方向への剛性が低くなっているため、比較的小さい外力でも、磁歪棒２を上下方向に大きく変形させることができる。

【0100】

なお、梁部材７３により磁歪棒２に付与される収縮応力の値は特に限定されないが、付与される収縮応力が大きいほど、磁歪棒２に生じる磁束密度の変化量を十分にするためのバイアス磁界強度の範囲が広くなる（広帯域化する）。例えば、各磁歪棒２の構成材料として鉄−ガリウム系合金（ヤング率：約７０ＧＰａ）を主成分とする磁歪材料を用いた場合には、磁歪棒２に付与される収縮応力が、５〜５０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１０〜４０ＭＰａ程度であるのがより好ましい。

【0101】

なお、側面視において、磁歪棒２と梁部材７３とのなす角度（テーパー角度）は、特に限定されないが、０．５〜７°程度であるのが好ましく、１〜４°程度であるのがより好ましい。磁歪棒２と梁部材７３とのなす角度が上記範囲内であれば、磁歪棒２と梁部材７３とで上記テーパー梁構造を構成しつつも、基端側における磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を十分に小さくすることができる。これにより、磁歪棒２により一様な応力を発生させることができる。

【0102】

このような連結部７の構成材料としては、磁歪棒２、２および永久磁石６、６とで形成された磁界ループが連結部７（梁部材７３）により短絡するのを防止する材料が好ましい。そのため、連結部７は、弱磁性材料または非磁性材料で構成されているのが好ましいが、磁界ループの短絡をより確実に防止する観点から、非磁性材料で構成されているのがより好ましい。

【0103】

このような梁部材７３のバネ定数は、各磁歪棒２のバネ定数と異なっていてもよいが、好ましくは、全磁歪棒２のバネ定数の合計、すなわち、２つの磁歪棒２のバネ定数を合わせた値を有していることが好ましい。上述したように、本実施形態では、２つの磁歪棒２と１つの梁部材７３とが、対向する一対の梁として機能している。そのため、かかる条件を満足する梁部材７３（連結部７）を用いることにより、梁部材７３と２つの磁歪棒２との間で上下方向の剛性を均一にすることができる。これにより、第１のブロック体４に対して第２のブロック体５を上下方向へ円滑かつ確実に変位させることができる。

【0104】

また、一般的に、一端が固定された片持ち梁の可動端（他端）に対して外力Ｆが付与された際、梁の撓みｄは、下記（２）式で表される。

【0105】

ｄ＝ＦＬ^３／３ＥＩ （２）
（ただし、Ｌは梁の長さ、Ｅは梁の構成材料のヤング率、Ｉは梁の断面２次モーメントを表す。）

【0106】

発電装置１では、図３（ｂ）に示すように、各磁歪棒２と梁部材７３とが、ほぼ同じ断面積（横断面積）を有しているため、これらの断面２次モーメントはほぼ等しい。また、各磁歪棒２と梁部材７３との長さもほぼ等しい。そのため、上記（２）式によれば、梁部材７３の構成数が１本であり、磁歪棒２の構成数が２本である発電装置１では、梁部材７３のヤング率を磁歪棒２のヤング率の２倍程度とすることが好ましい。これにより、外力によって各梁（梁部材７３、２つの磁歪棒２）が同じように変形する（撓む）、言い換えれば、各梁の上下方向の剛性のバランスを取ることができる。

【0107】

また、このような梁部材７３のヤング率は、８０〜２００ＧＰａ程度であるのが好ましく、１００〜１９０ＧＰａ程度であるのがより好ましく、１２０〜１８０ＧＰａ程度であるのがさらに好ましい。

【0108】

かかる非磁性材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料、半導体材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、樹脂材料を用いる場合には、樹脂材料中にフィラーを添加することが好ましい。これらの中でも、金属材料を主成分とする非磁性材料を用いるのが好ましく、ステンレス鋼、ベリリウム銅、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、銅およびこれらを含む合金のうちの少なくとも１種を主成分とする非磁性材料を用いるのがより好ましい。

【0109】

なお、各磁歪棒２の構成材料として鉄−ガリウム系合金（ヤング率：約７０ＧＰａ）を主成分とする磁歪材料を用いた場合には、連結部７の構成材料としてステンレス鋼（ＳＵＳ３１６、ヤング率：約１７０ＧＰａ）を用いるのが好ましい。各磁歪棒２および梁部材７３の構成材料として、このようなヤング率を有する材料を用いることにより、梁部材７３と２つの磁歪棒２との上下方向の剛性のバランスを取ることができる。これにより、第１のブロック体４に対して第２のブロック体５を上下方向へより円滑かつ確実に変位させることができる。

【0110】

このような梁部材７３は、その厚さ（横断面積）がほぼ一定となっている。梁部材７３の平均厚さは、特に限定されないが、０．３〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｍｍ程度であるのがより好ましい。また、梁部材７３の平均横断面積は、０．２〜２００ｍｍ^２程度であるのが好ましく、０．５〜５０ｍｍ^２程度であるのがより好ましい。

【0111】

なお、発電装置１を取り付ける上記空調用ダクトとしては、例えば、蒸気、水、燃料油、気体（空気、燃料ガス等）等をパイプやダクトを通して移動（排気、換気、吸気、廃液、循環）させる装置であり、大型施設、ビル、駅等の空調用ダクトが挙げられる。また、発電装置１を取り付ける振動体としては、このような空調用ダクトに限られず、例えば、輸送機（貨物列車や自動車、トラックの荷台）、線路を構成するレール（枕木）、高速道路やトンネルの壁面パネル、架橋、ポンプやタービン等の機器等が挙げられる。

【0112】

これらの振動体に発生する振動は、目的とする媒体（空調用ダクトの場合、ダクト内を通過する気体等）の移動には不必要な振動であり、騒音や不快な振動を発生させる原因となっている。このような振動体に上記発電装置１を取り付けることにより、この不必要な振動（運動エネルギー）を電気エネルギーとして変換（回生）して得ることができる。

【0113】

この得られた電気エネルギーをセンサー、無線装置等の電源に用いて、施設居住空間の照度、温度、湿度、圧力、騒音を計測し、無線装置で検出データを送信して、各種制御信号やモニタリング信号として利用することができる。また、車両の各部の状態を監視するシステム（例えば、タイヤ空気圧センサー、シートベルト着装検知センサー）としても利用することができる。また、このように不必要な振動を電力に変換することで、振動体からの騒音や不快な振動を軽減する効果も得られる。

【0114】

また、上記のような振動体からの振動を回生する以外にも、発電装置１の先端（第２のブロック体５）に直接外部から力を与える構造を付加し、無線装置と組み合わせることで人が操作するスイッチとして用いることができる。このようなスイッチは、電源、信号線の配線をしなくとも機能し、例えば、住宅照明用無線スイッチ、住宅セキュリティー用システム（特に、窓やドアの操作検知を無線で知らせるシステム）等に用いることができる。

【0115】

また、車両の各スイッチに発電装置１を応用することで、電源、信号線の配線がなくなり、組立工数の削減だけではなく、車両に設ける配線に必要な重量を軽減し、車両などの軽量化を得て、タイヤ、車体、エンジンにかかる負荷を抑制し、安全性にも寄与することができる。

【0116】

なお、本実施形態の発電装置１では、平面視において、各磁歪棒２に巻回されたコイル３と梁部材７３とが重ならないように配置されているが、コイル３の一部が梁部材７３と重なる構成であってもよい。具体的には、平面視において、磁歪棒２と梁部材７３とは重ならないが、コイル３の端部と梁部材７３の端部とが重なる構成であってもよい。かかる構成であっても、コイル３の巻回スペースを十分に確保しつつ、コイル３と梁部材７３とが接触しない範囲で、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を十分に小さくすることができ、上記発電装置１で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

【0117】

なお、発電装置１の発電量は、特に限定されないが、２０〜２０００μＪ程度であるのが好ましい。発電装置１の発電量（発電能力）が上記範囲内であれば、例えば、無線装置と組み合わせることで、上述した住宅照明用無線スイッチや住宅セキュリティー用システム等に有効に利用することができる。

【0118】

また、本実施形態の発電装置１では、対向する梁として、２つの磁歪棒２、２と１つの梁部材７３とを備えているが、これに限定されず、以下のような構成とすることもできる。

【0119】

図１１は、本発明の第１実施形態の発電装置の他の構成例を示す平面図である。
図１１に示す発電装置１では、連結部７が、第１の連結部材７１および第２の連結部材７２の長手方向の両端部同士を連結する２つの梁部材７３を備えている。かかる構成では、各梁部材７３が、磁歪棒２の外側に配置されているため、コイル３の体積を増大させつつも、磁歪棒２、２同士の間隔を小さくして、発電装置１の幅方向（図１１中、上下方向）のサイズを小さくすることができる。なお、かかる構成でも、上述した本実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0120】

また、上記の説明では、連結部７を各ブロック体４、５に連結する前の状態で、梁部材７３の長さが、平面視において、磁歪棒２の第１のブロック体４の先端から第２のブロック体５の基端までの長さよりも長くなるように構成している。これにより、連結部７を各ブロック体４、５に連結した状態で、梁部材７３が、自然状態で磁歪棒２にバイアス応力を付与するように構成しているが、これに限定されず、例えば、以下のような構成とすることもできる。

【0121】

図１２は、図１２（ａ）は、本発明の第１実施形態の発電装置の他の構成例において、連結部を各ブロック体に取り付ける前の状態を説明するための右側面図（コイルは省略）であり、図１２（ｂ）は、本発明の第１実施形態の発電装置の他の構成例の右側面図（コイルは省略）である。

【0122】

なお、以下の説明では、図１２（ａ）および（ｂ）中の上側を「上」または「上方」と言い、図１２（ａ）および（ｂ）中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図１２（ａ）および（ｂ）中の右側を「先端」と言い、また、図１２（ａ）および（ｂ）中の左側を「基端」と言う。

【0123】

図１２（ａ）および（ｂ）に示す発電装置１では、図３に示す発電装置１よりも、第１の連結部材７１と梁部材７３とのなす角度および第２の連結部材７２と梁部材７３とのなす角度（曲げ角度）を大きくする。

【0124】

図１２（ａ）に示すように、かかる発電装置１では、連結部７を各ブロック体４、５に連結する前の状態で、側面視において、第１の連結部材７１と第２の連結部材７２との段差の大きさ（第２の連結部材７２の下面から第１の連結部材７１の下面までの高さ）がｔ_１である。そして、図１２（ｂ）に示すように、連結部７を各ブロック体４、５に連結した状態で、側面視において、第１の連結部材７１と第２の連結部材７２との段差の大きさｔ_２は、ｔ_１よりも小さく（ｔ_１＞ｔ_２）なるように構成される。

【0125】

このように、各連結部材７１、７２と梁部材７３とのなす角度を大きく設計することによって、発電装置１では、梁部材７３により、第２のブロック体５が、第１のブロック体４に対して、図１２（ｂ）中下方向に押圧される。これにより、自然状態で磁歪棒２の基端部２１と先端部２２とが接近し、磁歪棒２に収縮応力が付与される。

【0126】

かかる構成の発電装置１でも、上述した本実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を得ることができる。

【0127】

また、発電装置１は、２つ以上の磁歪棒２と１つ以上の梁部材７３とを備えた構成をとることができる。なお、磁歪棒２および梁部材７３の総数を変更する場合には、その総数が奇数となるのが好ましい。具体的には、磁歪棒２の数：梁部材７３の数が、２：３、３：２、３：４、４：３、４：５等となる構成が挙げられる。このような構成では、梁として機能する磁歪棒２と梁部材７３とが発電装置の幅方向に対称に配置されるため、磁歪棒２、各ブロック体４、５、連結部７にかかる応力のバランスが良好となる。

【0128】

なお、このような構成の場合には、梁部材７３のバネ定数をＡ［Ｎ／ｍ］、梁部材７３の数をＸ［本］とし、磁歪棒２のバネ定数をＢ［Ｎ／ｍ］、磁歪棒２の数をＹ［本］としたとき、Ａ×Ｘの値とＢ×Ｙの値とがほぼ等しくなることが好ましい。これにより、第１のブロック体４に対して第２のブロック体５を上下方向へ円滑かつ確実に変位させることができる。

【0129】

また、上記の説明では、各雄ネジ４３、５３を各雌ネジ部４１２、５５３に螺合することにより、磁歪棒２の両端部２１、２２と各ブロック体４、５との固定および連結部７と各ブロック体４、５との連結を行っているが、各部材の固定、連結は、上記方法に限定されない。例えば、カシメ、拡散接合、ピンの圧入、ろう付け、溶接（レーザ溶接、電気溶接等）、接着剤による接着等の方法により各部材を固定、連結してもよい。

【0130】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第２実施形態について説明する。

【0131】

図１３は、本発明の発電装置の第２実施形態を示す側面図であり、図１４は、本発明の第２実施形態の発電装置の他の構成例を示す側面図である。

【0132】

なお、以下の説明では、図１３および図１４中の上側を「上」または「上方」と言い、図１３および図１４中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図１３および図１４中の右側を「先端」と言い、図１３および図１４中の左側を「基端」と言う。

【0133】

以下、第２実施形態の発電装置について、前記第１実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

【0134】

図１３に示す発電装置１は、外周にコイル３が巻回された磁歪棒２および梁部材８と、これらの基端部同士を連結する連結ヨーク４６と、磁歪棒２および梁部材８の先端側にそれぞれ設けられた連結ヨーク５６、５７と、連結ヨーク５６と連結ヨーク５７との間に設けられた永久磁石６とを有している。また、基端側の連結ヨーク４６は、支持部４７に固定されており、連結ヨーク５７の下側には、コイルばね９１が設けられている。

【0135】

なお、本実施形態の磁歪棒２およびコイル３としては、第１実施形態で前述した各部材を用いることができる。

【0136】

梁部材８は、磁性材料で構成され、磁歪棒２に応力を付与する機能を有する。
梁部材８の構成材料は、前述した第１実施形態における第１のブロック体４および第２のブロック体５を構成する各種材料と同様の材料を用いることができる。

【0137】

また、梁部材８の平均厚さは、前述した第１実施形態における梁部材７３と同程度の厚さを有しているのが好ましい。

【0138】

連結ヨーク４６は、磁歪棒２の基端部２１および梁部材８の基端部と連結する。
連結ヨーク４６には、その幅方向に沿って形成された上下２つのスリット４６１、４６２が設けられており、下側のスリット４６１に磁歪棒２の基端部２１が挿入され、上側のスリット４６２に梁部材７３の基端部が挿入されて、固定されている。
この連結ヨーク４６は、その基端側において支持部４７と固定されている。

【0139】

支持部４７は、平板状をなしており、その先端側の略中央に幅方向に貫通する溝部４７１が形成されている。この溝部４７１に連結ヨーク４６が挿入されて、固定されている。

【0140】

本実施形態の発電装置１では、支持部４７の基端を振動体の筐体１００に固定することにより、磁歪棒２が、その基端を固定端、先端を可動端として片持ち支持されている。

【0141】

梁部材８の先端側には、連結ヨーク５６が設けられている。
連結ヨーク５６の厚み方向の略中央には、その幅方向に沿って形成されたスリット５６１が設けられており、梁部材の先端部が挿入され、固定されている。

【0142】

磁歪棒２の先端側には、連結ヨーク５７が設けられている。
連結ヨーク５７の厚み方向の略中央には、その幅方向に沿って形成されたスリット５７１が設けられており、磁歪棒２の先端部２２が挿入され、固定されている。

【0143】

連結ヨーク５６と連結ヨーク５７との間には、永久磁石６が設けられている。
永久磁石６は、円柱状をなしている。このような永久磁石６の構成材料としては、前述した第１実施形態の永久磁石６と同様の材料を用いることができる。

【0144】

本実施形態では、図１３に示すように、Ｓ極を連結ヨーク５６側に、Ｎ極を連結ヨーク５７側にして配置されている。これにより、発電装置１には、時計間周りの磁界ループが形成されている。

【0145】

本実施形態の発電装置１では、各連結ヨーク５６、５７および永久磁石６が、磁歪棒２に対して外力や振動を付与する錘として機能する。振動体の振動により、これらの部材に対して、図１３の上下方向への外力または振動が付与される。これにより、磁歪棒２は、その基端を固定端とし、先端が上下方向に往復動（先端が基端に対して相対的に変位）する。

【0146】

なお、各連結ヨーク４６、５６、５７および支持部４７の構成材料は、前述した第１実施形態における第１のブロック体４および第２のブロック体５を構成する各種材料と同様の材料を用いることができる。

【0147】

連結ヨーク５７の下側にはコイルばね９１が設けられている。
コイルばね９１は、伸長状態（自然長よりも長手方向に伸びた状態）で、連結ヨーク５７と振動しない基体２００との間に配置され、一端が連結ヨーク５７の下面に固定され、他端が基体２００に固定される。

【0148】

発電装置１では、図１３に示すように、磁歪棒２（連結ヨーク５７）が、コイルばね９１により、その変位方向下側（図１３中の下側）に引張される。これにより、磁歪棒２に収縮応力が付与される。本実施形態では、コイルばね９１が、常に（自然状態および発電装置１に外力が付与された状態において）磁歪棒２に収縮応力を付与するバイアス応力付与機構を構成する。

【0149】

かかる構成の発電装置１においても、前述した第１実施形態の発電装置１と同様に、自然状態で磁歪棒２に収縮応力が付与されるため、磁歪棒２に印加されるバイアス磁界の強度が比較的大きい場合でも、磁歪棒２に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。すなわち、かかる本実施形態の発電装置１でも、広いバイアス磁界の強度範囲にわたって、磁歪棒２に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。

【0150】

なお、本実施形態では、図１４に示すように、収縮状態（自然長よりも長手方向に縮んだ状態）のコイルばね９１を、連結ヨーク５６と基体２００との間に配置して、その両端部を連結ヨーク５６の上面および基体２００と固定する構成としてもよい。かかる構成では、コイルばね９１により、磁歪棒２は、その変位方向下側（図１４中の下側）に押圧される。これにより、磁歪棒２に収縮応力が付与され、上述した本実施形態の発電装置１と同様の作用・効果が生じる。

【0151】

なお、本実施形態では、コイル３を磁歪棒２に巻回する代わりに、梁部材８の外周に巻回する構成にしてもよい。磁歪棒２中の磁束密度の変化に伴い、梁部材８を通過する磁束密度も同様に変化するため、上記構成の発電装置１と同様にコイル３に電圧を発生させることができる。

【0152】

なお、各部材の固定、連結は、例えば、ネジ止め、カシメ、拡散接合、ピンの圧入、ろう付け、溶接（レーザ溶接、電気溶接等）、接着剤による接着等の方法により各部材同士を固定、連結することができる。

【0153】

また、上述したコイルばね９１の代わりに、同じ機能を有する弾性部材を用いることもできる。例えば、図１３に示す発電装置１において、コイルばね９１の代わりに、伸長状態の板ばねを用いることもできる。

【0154】

かかる第２実施形態の発電装置１によっても、前記第１実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を生じる。

【0155】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第３実施形態について説明する。

【0156】

図１５は、本発明の発電装置の第３実施形態を示す側面図である。
なお、以下の説明では、図１５中の上側を「上」または「上方」と言い、図１５中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図１５中の右側を「先端」と言い、図１５中の左側を「基端」と言う。

【0157】

以下、第３実施形態の発電装置について、前記第１および実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

【0158】

図１５に示す発電装置１は、連結ヨーク５７と基体２００との間に、コイルばね９１の代わりに、磁石９２を配設している以外は、前記第２実施形態の発電装置１と同様である。

【0159】

磁石９２は、図１５に示すように、自然状態で連結ヨーク５７から離間して、基体２００上に配置されている。また、平面視において、磁石９２は、連結ヨーク５７と重なるように構成されている。

【0160】

かかる磁石９２は、円柱状をなしており、前述した第１実施形態の永久磁石６と同様の材料で構成されている。この磁石９２は、Ｓ極を連結ヨーク５７側に、Ｎ極を基体２００側にして配置されている。

【0161】

発電装置１では、連結ヨーク５７が磁性材料で構成されているため、磁石９２により、連結ヨーク５７が磁歪棒２の変位方向下側（図１５中の下側）に吸引される。これにより、磁歪棒２に収縮応力が付与される。本実施形態では、磁石９２と連結ヨーク５７（磁性部材）とが、常に磁歪棒２に収縮応力を付与するバイアス応力付与機構を構成する。

【0162】

かかる構成の発電装置１においても、前述した第１および第２実施形態の発電装置１と同様に、自然状態で磁歪棒２に収縮応力が付与されるため、磁歪棒２に印加されるバイアス磁界の強度が比較的大きい場合でも、磁歪棒２に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。すなわち、かかる本実施形態の発電装置１でも、広いバイアス磁界の強度範囲にわたって、磁歪棒２に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。

【0163】

また、磁石９２は、平面視において、連結ヨーク５７と重なるように配設されているが、磁石９２からの磁力線が発電装置１に形成された磁界ループと干渉しないようにする観点から、平面視において、連結ヨーク５７の基端部側と重なるように配設されているのが好ましい。

【0164】

なお、図１５に示す発電装置１では、磁石９２を、Ｓ極が連結ヨーク５７側となるように基体２００上に配設しているが、Ｎ極が連結ヨーク５７側となるように配設してもよい。

【0165】

かかる第３実施形態の発電装置１によっても、前記第１および第２実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を生じる。

【0166】

＜第４実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第４実施形態について説明する。

【0167】

図１６は、本発明の発電装置の第４実施形態を示す斜視図であり、図１７は、図１６に示す発電装置の側面図であり、図１８は、本発明の第４実施形態の発電装置の他の構成例を示す側面図である。

【0168】

なお、以下の説明では、図１６〜１８中の上側を「上」または「上方」と言い、図１６〜１８中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図１６中の紙面右奥側および図１７および図１８中の右側を「先端」と言い、図１６中の紙面左手前側および図１７および図１８中の左側を「基端」と言う。

【0169】

以下、第４実施形態の発電装置について、前記第１〜第３実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

【0170】

図１６に示す発電装置１は、併設された２つの磁歪棒２、２と、各磁歪棒２の外周側（外周）に巻回されたコイル３と、各磁歪棒２の基端部同士および先端部同士をそれぞれ連結する連結ヨーク４６および連結ヨーク５８と、各磁歪棒２と併設されたヨーク１０と、連結ヨーク４６とヨーク１０との間および連結ヨーク５８とヨーク１０との間に設けられた２つの永久磁石６とを有している。また、基端側の連結ヨーク４６は、支持部４７に固定され、先端側の連結ヨーク５８は、錘部（質量部）５９に固定されている。

【0171】

本実施形態の発電装置１では、バイアス応力付与機構が、２つの磁歪棒２、２を介して、図１７中の紙面手前側および紙面奥側に設けられた一対のコイルばね９３で構成されている。

【0172】

なお、本実施形態の磁歪棒２およびコイル３としては、第１実施形態で前述した各部材を用いることができる。

【0173】

連結ヨーク４６は、各磁歪棒２の基端部２１と連結する。
連結ヨーク４６は、前述した第２実施形態の連結ヨーク４６と同様に、その幅方向に沿って形成された上下２つのスリット４６１、４６２が設けられており、各スリット４６１、４６２に各磁歪棒２の基端部２１が挿入されて、固定されている。また、連結ヨーク４６の両側面には、スリット４６１とスリット４６２との間に一対のバー４６３が形成されている。

【0174】

この連結ヨーク４６は、その基端側において前述した第２実施形態と同様の支持部４７に固定されている。

【0175】

連結ヨーク５８は、各磁歪棒２の先端部２２と連結する。
連結ヨーク５８には、その幅方向に沿って形成された上下２つのスリット５８１、５８２が設けられており、各スリット５８１、５８２に各磁歪棒２の先端部２２が挿入されて、固定されている。また、連結ヨーク５６の両側面には、スリット５８１とスリット５８２との間に一対のバー５８３が形成されている。
この連結ヨーク５８は、その先端側において錘部５９と固定されている。

【0176】

錘部５９は、平板状をなしており、その基端側の略中央に幅方向に貫通する溝部５９１が形成されている。この溝部５９１に連結ヨーク５８が挿入、固定されている。

【0177】

錘部５９は、連結ヨーク５８とともに、磁歪棒２に対して外力や振動を付与する錘として機能する。振動体の振動により、錘部５９および連結ヨーク５８に対して、図１７の上下方向への外力または振動が付与される。これにより、磁歪棒２は、その基端を固定端とし、先端が上下方向に往復動（先端が基端に対して相対的に変位）する。

【0178】

なお、各連結ヨーク４６、５８、支持部４７および錘部５９の構成材料は、前述した第１実施形態における第１のブロック体４および第２のブロック体５を構成する各種材料と同様の材料を用いることができる。

【0179】

ヨーク１０は、長尺の平板状をなしており、２つの磁歪棒２、２と幅方向に併設されている。ヨーク１０の構成材料としては、前述した第１実施形態における第１のブロック体４および第２のブロック体５を構成する各種材料と同様の材料を用いることができる。

【0180】

永久磁石６は、円柱状をなしている。このような永久磁石６の構成材料としては、前述した第１実施形態の永久磁石６と同様の材料を用いることができる。

【0181】

本実施形態では、図１６に示すように、連結ヨーク４６とヨーク１０との間に設けられた永久磁石６は、Ｓ極を連結ヨーク４６側に、Ｎ極をヨーク１０側にして配置され、連結ヨーク５８とヨーク１０との間に設けられた永久磁石６は、Ｓ極をヨーク１０側に、Ｎ極を連結ヨーク５８側にして配置されている。これにより、発電装置１には、時計間周りの磁界ループが形成されている。

【0182】

磁歪棒２、２を介して、図１７中の紙面手前側および紙面奥側には、一対のコイルばね９３が設けられている。

【0183】

各コイルばね９３は、伸長状態で、一端が連結ヨーク４６のバー４６３に固定され、他端が連結ヨーク５８のバー５８３に固定されている。

【0184】

発電装置１では、コイルばね９３により、連結ヨーク４６と連結ヨーク５８とが接近する方向に引張される。すなわち、コイルばね９３により、各磁歪棒２の基端と先端とが接近する方向に引張される。これにより、磁歪棒２に収縮応力が付与される。本実施形態では、コイルばね９３が、常に磁歪棒２に収縮応力を付与するバイアス応力付与機構を構成する。

【0185】

かかる構成の発電装置１においても、前述した第１〜第３実施形態の発電装置１と同様に、自然状態で磁歪棒２に収縮応力が付与されるため、磁歪棒２に印加されるバイアス磁界の強度が比較的大きい場合でも、磁歪棒２に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。すなわち、かかる本実施形態の発電装置１でも、広いバイアス磁界の強度範囲にわたって、磁歪棒２に生じる磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。

【0186】

なお、本実施形態では、コイルばね９３の代わりに、自然状態で磁歪棒２に収縮応力を付与するその他の弾性部材を用いることもできる。

【0187】

このような弾性部材としては、例えば、図１８に示すような、線材９４を用いることができる。なお、図１８に示す発電装置１は、各磁歪棒２の基端部２１同士および先端部２２同士を、それぞれ支持部４７および錘部５９で連結した構成を有し、図１８の紙面奥側で２つの永久磁石６を介してヨーク１０が固定されている。

【0188】

線材９４は、例えば、金属製のワイヤーで構成され、その両端が、固定部９４１、９４２とカシメ等により固定されている。各固定部９４１、９４２には、その幅方向に貫通する貫通孔が設けられており、各固定部９４１、９４２は、それぞれ、貫通孔を介して支持部４７および錘部５９に設けられたバー４７３、５９３に固定されている。

【0189】

かかる発電装置１では、例えば、線材９４の長さを、支持部４７の先端から錘部５９の基端までの長さよりも短く設計することにより、上述した本実施形態のコイルばね９３と同様に、磁歪棒２の基端と先端とを接近する方向に引張する。これにより、常に各磁歪棒２に収縮応力を付与することができる。

【0190】

また、線材９４に対して、熱処理を加えた状態で各固定部９４１、９４２をバー４７３、５９３に固定し、その後、冷却して線材９４を熱収縮させることにより、磁歪棒２の基端と先端とを接近する方向に引張することができる。また、線材９４として、支持部４７の先端から錘部５９の基端までの長さよりも短い形状記憶ワイヤーを用いる場合には、まず、線材９４を加熱して引き伸ばした状態で各固定部９４１、９４２をバー４７３、５９３に固定する。その後、線材９４に一定の温度を付与することにより、線材９４が元の形状に戻ろうとして、磁歪棒２の基端と先端とを接近する方向に引張することができる。いずれの方法を用いた場合でも、各磁歪棒２に収縮応力を付与することができる。

【0191】

また、各部材の固定、連結は、例えば、ネジ止め、カシメ、拡散接合、ピンの圧入、ろう付け、溶接（レーザ溶接、電気溶接等）、接着剤による接着等の方法により各部材同士を固定、連結することができる。

【0192】

なお、本実施形態では、コイル３を磁歪棒２に巻回する代わりに、ヨーク１０の外周に巻回する構成にしてもよい。磁歪棒２中の磁束密度の変化に伴い、ヨーク１０を通過する磁束密度も同様に変化するため、上記構成の発電装置１と同様にコイル３に電圧を発生させることができる。

【0193】

かかる第４実施形態の発電装置１によっても、前記第１〜第３実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を生じる。

【0194】

以上、本発明の発電装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
例えば、前記第１〜第４実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。

【0195】

また、前述した第１実施形態において、２つの永久磁石のうち一方を省略することもでき、永久磁石の一方または双方を電磁石に置き換えることもできる。さらに、双方の永久磁石を省略し、外部磁場（外部磁界）を用いて発電する構成とすることもできる。

【0196】

また、前記第２〜第４実施形態における永久磁石６、磁石９２を電磁石に置き換えることもできる。さらに、永久磁石６および磁石９２の少なくとも一方を省略し、外部磁場（外部磁界）を用いて発電する構成とすることもできる。

【0197】

また、前記各実施形態において、磁歪棒および梁部材は、いずれも、その横断面形状が長方形状をなしているが、例えば、円形状、楕円形状、三角形状、正方形状、六角形状のような多角形状であってもよい。

【0198】

また、前記各実施形態の永久磁石は、いずれも円柱状をなしているが、角柱状、平板状、三角柱状をなしていてもよい。

【符号の説明】

【0199】

１…発電装置 ２…磁歪棒 ２１…基端部 ２２…先端部 ３…コイル ３１…線材 ４…第１のブロック体 ４１…高背部 ４１１…スリット ４１２…雌ネジ部 ４２…低背部 ４２１…雌ネジ部 ４２２…溝 ４３…雄ネジ ４４…雄ネジ ４６…連結ヨーク ４６１、４６２…スリット ４６３…バー ４７…支持部 ４７１…溝部 ４７３…バー ５…第２のブロック体 ５３…雄ネジ ５５…段差部 ５５１…第１の段差面 ５５２…第２の段差面 ５５３…雌ネジ部 ５６、５７、５８…連結ヨーク ５６１、５７１、５８１、５８２…スリット ５８３…バー ５９…錘部 ５９１…溝部 ５９３…バー ６…永久磁石 ７…連結部 ７１…第１の連結部材 ７１１…貫通孔 ７２…第２の連結部材 ７２１…貫通孔 ７３…梁部材 ８…梁部材 ９１…コイルばね ９２…磁石 ９３…コイルばね ９４…線材 ９４１…固定部 ９４２…固定部 １０…ヨーク １００…筐体 ２００…基体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】