特開 2024-130025 発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130025

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/18 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

H02N2/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039503

(22)【出願日】2023-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】504237050

【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋山 肇

(72)【発明者】

【氏名】藤井 高志

【テーマコード（参考）】

5H681

【Ｆターム（参考）】

5H681BB08

5H681DD30

5H681GG10

(57)【要約】

【課題】安定して電力を得ることができる発電装置を提供する。
【解決手段】長手方向を有する超磁歪材料１１１と、超磁歪材料１１１における長手方向の両端に接続され、互いに異なる磁極を対向させるように配置された一対の永久磁石１１２ａ、１１２ｂと、超磁歪材料１１１に巻き付けられたコイル１１３と、超磁歪材料１１１と永久磁石１１２ａ、１１２ｂとを支持する支持台１１０ａ、１１０ｂとを備える。長手方向と交差する交差方向での超磁歪材料１１１の側面を揺動により加圧することで、逆磁歪効果によって超磁歪材料１１１中の磁力線の強さが変動しコイル１１３に電磁誘導による起電力が発生する発電装置１００。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向を有する超磁歪材料と、
前記超磁歪材料における前記長手方向の両端に接続され、互いに異なる磁極を対向させるように配置された一対の永久磁石と、
前記超磁歪材料に巻き付けられたコイルと、
前記超磁歪材料と前記永久磁石とを支持する支持台とを備え、
前記長手方向と交差する交差方向での前記超磁歪材料の側面を揺動により加圧することで、逆磁歪効果によって前記超磁歪材料中の磁力線の強さが変動し前記コイルに電磁誘導による起電力が発生する、発電装置。

【請求項2】

前記超磁歪材料は、第１部と第２部とを有し、前記第１部と前記第２部とは互いに並ぶように設けられ、
前記永久磁石は、Ｕ字型を有し、前記Ｕ字型の第１の端が前記第１部の端に、前記Ｕ字型の第２の端が前記第２部の端に接続されている、請求項１に記載の発電装置。

【請求項3】

前記超磁歪材料は、単結晶構造を有している、請求項１もしくは請求項２に記載の発電装置。

【請求項4】

前記超磁歪材料の側面を揺動により加圧する加圧体を備え、
前記超磁歪材料の側面が、前記超磁歪材料の結晶方位（１００）、（０１０）、（１１１）のいずれかに沿ったものである、請求項３に記載の発電装置。

【請求項5】

前記超磁歪材料の側面を揺動により加圧する加圧体を備え、
前記長手方向および前記交差方向に直交する方向から見た場合、前記超磁歪材料は少なくとも１つの凹凸構造を有し、
前記凹凸構造の凹部には、前記コイルが巻き付けられており、
前記加圧体は、前記凹凸構造の凸部を加圧する、請求項１に記載の発電装置。

【請求項6】

前記超磁歪材料の側面を揺動により加圧する加圧体と、
前記長手方向および前記交差方向に直交する方向から前記超磁歪材料と間隔を隔てて対向するように設けられた強磁性材料と、
前記強磁性材料に巻き付けられている強磁性材料用コイルとを備える、請求項１に記載の発電装置。

【請求項7】

前記強磁性材料は、前記超磁歪材料を挟むように第１と第２の強磁性材料部とを備える、請求項６に記載の発電装置。

【請求項8】

前記超磁歪材料の側面は、対向する第１側面と第２側面とを有し、
前記第１側面もしくは前記第２側面に交差するように前記交差方向に設けられた摺動軌道と、
前記摺動軌道上を摺動し、前記第１側面を揺動により加圧する少なくとも１つの第１の摺動加圧体、もしくは、前記摺動軌道上を摺動し、前記第２側面を揺動により加圧する少なくとも１つの第２の摺動加圧体を備える、請求項１に記載の発電装置。

【請求項9】

前記第１の摺動加圧体もしくは第２の摺動加圧体には、前記超磁歪材料の側面側の面および前記超磁歪材料の側面と反対側の面のいずれか一面もしくは両面に反跳弾性体が接続されている、請求項８に記載の発電装置。

【請求項10】

前記摺動軌道上には、前記第１の摺動加圧体が複数設けられ、もしくは、前記第２の摺動加圧体が複数設けられている、請求項９に記載の発電装置。

【請求項11】

前記超磁歪材料の側面を揺動により加圧する加圧体と、
前記コイルに接続された、ダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジに接続された蓄電デバイスとを備え、
前記揺動は、波によるものである、請求項１に記載の発電装置。

【請求項12】

前記超磁歪材料の側面を揺動により加圧する加圧体を備え、
前記コイルは、前記長手方向の中央部分を除く前記中央部分の両側に巻き付けられ、
前記中央部分は、前記加圧体により加圧される、請求項１に記載の発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の内容は逆磁歪効果を利用する発電装置に関する。より具体的には、例えば、波力の様にその揺動周波数が低く且つ波高が数十ｃｍ程度に及ぶ振動源から振動エネルギーを電気エネルギーに変換する効率の向上と耐久性に関するものも含まれる。

【背景技術】

【0002】

近年、身近な振動を利用して発電する環境発電技術が注目されている。その技術の一つに強磁性体の磁歪効果又は逆磁歪効果を利用するものがある。磁歪効果とは強磁性体に磁場を付与することで磁化した際、その寸法が変形する効果を指し、磁歪効果による変形量が大きい材料は磁歪材料と称される。

【0003】

磁歪材料は又、外力の付与に起因してその内部に生じる圧縮・引張応力によって変形した際に透磁率が大きく変動することで磁化状態が変化することも知られており、これを逆磁歪効果と称する。逆磁歪効果によって磁歪材料内の磁束密度が変化する現象を電磁誘導として利用することで、小電力ながら継続的に発電を行える技術を開発する機運が高まっている。例えば、特許第６３４３８５２号公報（特許文献１）に開示されている。

【0004】

逆磁歪効果を利用した発電装置としては、磁歪材料を短冊状に成形して片側の端部を固定した梁構造とし、この梁構造の母体には永久磁石を設置することで予め磁歪材料内に一定の磁束密度を導入した状態から振動エネルギーを与えるものである。この振動エネルギーを受けて磁歪材料は１次元的に振動し、その際に磁束密度が変動することから同材料に設置したコイルと電磁誘導させることで電気エネルギーを得ることができる。

【0005】

例えば、日本金属学会会報まてりあ、第５９巻、第１号（２０２０）ｐ．１０－１５（非特許文献１）、令和３年電気学会全国大会、２－１００、ｐ．１１０（２０２１）（非特許文献２）に開示されている。

【0006】

非特許文献２について、図を用いて説明する。図８に非特許文献２に開示された発電装置の概略を示す。発電装置１は支持台１０、超磁歪材料１１，永久磁石１２及び磁路１３から構成されている。超磁歪材料１１にはコイル１４が巻かれ、ダイオードブリッジ１５に接続されている。ダイオードブリッジ１５にて整流された電力は出力端子１６を通して負荷側に供給される構造となっている。

【0007】

この発電装置１において、永久磁石１２から発生した磁気バイアスは磁力線２０として磁路１３及び超磁歪材料１１中を貫通する磁束を形成している。この状態より加圧力２１が加わることで超磁歪材料１１中にて逆磁歪効果が発現し、同材料中の磁力線２０が変動することにより電磁誘導が発生しコイル１４に起電力が誘起される。

【0008】

逆磁歪効果によって透磁率が減少する過程と回復する過程で起電力は反転することからダイオードブリッジ１５を介することで発電電流を一方向に整流した上で負荷側に供給する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第６３４３８５２号公報

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】日本金属学会会報まてりあ、第５９巻、第１号（２０２０）ｐ．１０－１５

【非特許文献2】令和３年電気学会全国大会、２－１００、ｐ．１１０（２０２１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

先行技術文献に開示された発電装置より、さらに安定して電力を得ることができる発電装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本開示の発電装置は、長手方向を有する超磁歪材料と、超磁歪材料における長手方向の両端に接続され、互いに異なる磁極を対向させるように配置された一対の永久磁石と、超磁歪材料に巻き付けられたコイルと、超磁歪材料と永久磁石とを支持する支持台とを備える。長手方向と交差する交差方向での超磁歪材料の側面を揺動により加圧することで、逆磁歪効果によって超磁歪材料中の磁力線の強さが変動しコイルに電磁誘導による起電力が発生するものである。

【発明の効果】

【0013】

このような発電装置とすることで、安定して電力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態１に係る発電装置の概略を示した図である。

【図2】実施の形態２に係る発電装置の一部分の概略を示した図である。

【図3】実施の形態３に係る発電装置の一部分の概略を示した図である。

【図4】実施の形態４に係る発電装置の一部分の概略を示した図である。

【図5】実施の形態５に係る発電装置の一部分の概略を示した図である。

【図6】実施の形態６に係る発電装置の一部分の概略を示した図である。

【図7】実施の形態７に係る発電装置の一部分の概略を示した図である。

【図8】従来例に係る発電装置の概略を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

・超磁歪材料
磁歪材料としては、逆磁歪効果の特性に優れているものとしてＦｅ－Ｇａ合金（以下、ガルフェノール合金と記載する）が知られている。本明細書においては、超磁歪材料とは、ガルフェノール合金を意味する。しかしながら、ガルフェノール合金と同等以上の逆磁歪効果が得られるものであれば、他の材料であっても良い。

【0016】

さらに、ガルフェノール合金として単結晶および多結晶が考えられる。逆磁歪効果の特性として、単結晶の方が優れている。しかしながら、本明細書においては、多結晶のものを除くものではない。
・実施の形態に対する検討事項の例
本実施の形態を検討するにあたり、発明者は、例えば、本開示の発電装置を波力発電装置に適用する場合に、以下を検討した。

【0017】

上述した従来技術を波力の持つ揺動エネルギーからの発電に適用しようとすると以下のような問題が生じる。

【0018】

一つは振動周波数が１Ｈｚ程度まで低下することから、十分な振動振幅を得る為には磁歪材料の厚さを薄くするか振動長を長くする必要がある。厚さを薄くすると磁力線の強度そのものが低下することから発電量の低下を招く懸念が生じる。又、振動長を長くする場合もやはり同材料中の磁気抵抗を増加させてしまう恐れがある。磁気抵抗の増加により発電量の低下が懸念される。

【0019】

振動端部に錘を設置することで振動振幅の増加を期待する対策も考えられる。しかし、波力による揺動周波数は低いとは言え一定ではないことから錘の重量を最適化することは困難であり、長期的に高効率の発電を維持できる見通しは立ち難い。

【0020】

本実施の形態のいくつかはこのような問題を考慮して、揺動周波数が低くとも安定的に発電することが可能な逆磁歪式の発電装置に関する構造を提供するものである。

【0021】

本開示のいくつかの実施形態に係る発電装置は、予め超磁歪材料を固定した上で加圧体を同材料に衝突させるもの、もしくは加圧するものであり、超磁歪材料に永久磁石を接続するものである。

【0022】

また、超磁歪材料を単結晶素材とすることにより衝突面もしくは加圧される面を特定の結晶面とすることや、同材料において最も強く逆磁歪効果が発現する領域を囲むように形成された強磁性材料を付加的に形成する実施の形態もある。

【0023】

さらに、加圧体の衝突面側もしくは加圧される面側に反跳弾性体を介した剛性端部体を設ける例もある。

【0024】

本開示のいくつかの実施形態に係る発電装置は、例えば、予め超磁歪材料を固定した上で加圧体を同材料に衝突させることで逆磁歪効果の発現を促すものである。さらに、超磁歪材料に磁気バイアスを設定する永久磁石を同材料に接続することから磁気抵抗を低下させることが可能となる効果を有する。

【0025】

また、衝突によって付加されたストレスは振動によって生じた圧縮・引張応力と同等の逆磁歪効果を発現するものもある。

【0026】

さらに、例えば、超磁歪材料を単結晶素材とする場合、衝突面を特定の結晶面とすることでより高効率な発電を行うことが可能となる。

【0027】

また、他の実施の形態として、加圧体の衝突面側に反跳弾性体を介した剛性端部体を設けることで、逆磁歪効果の発現する時間を長時間化することもできる。

【0028】

（実施の形態１）
図１には、実施の形態１に係る発電装置の概略を示す。ここでは、発電装置の例として、波力発電装置１００を示している。波力発電装置１００は、支持台１１０ａ、１１０ｂ超磁歪材料１１１、一対の永久磁石１１２ａ、１１２ｂから構成されている。

【0029】

超磁歪材料１１１にはコイル１１３が巻かれ、ダイオードブリッジ１１４に接続されている。ダイオードブリッジ１１４にて整流され、ダイオードブリッジ１１４は蓄電デバイス１１５に接続されている。蓄電デバイス１１５は、データ無線通信プロセッサ１１６に接続され、電力を供給する。

【0030】

尚、データ無線通信プロセッサ１１６にはセンサー（例えば海水温度測定）１１７が接続されており、定期的に温度等の測定データが取得される。

【0031】

超磁歪材料１１１に加圧力１２１が加わることで、超磁歪材料１１１中にて逆磁歪効果が発現し、同材料中の磁力線１２０が変動することにより電磁誘導が発生しコイル１１３に起電力が誘起される。

【0032】

逆磁歪効果によって透磁率が減少する過程と回復する過程で起電力は反転することからダイオードブリッジ１１４を介することで発電電流を一方向に整流した上で蓄電デバイス１１５に供給される。

【0033】

蓄電デバイス１１５から供給される起電力を用いてデータ無線通信プロセッサ１１６を稼働する。センサー１１７から得られた各種環境データ（例えば水温）を無線通信１３０により基地局１３１に集約させる。これにより、例えば養魚場の水温管理が容易になる。よって、養魚場等の経営に資することが可能となる。

【0034】

別の見方をすれば、以下のようになる。波力発電装置１００は、例えば柱状もしくは棒状等の長手方向を有する超磁歪材料１１１を有する。一対の永久磁石１１２ａ、１１２ｂは、超磁歪材料１１１における長手方向の両端に接続され、互いに異なる磁極を対向させるように配置されている。

【0035】

さらに、波力発電装置１００は、超磁歪材料１１１に巻き付けられたコイル１１３と、超磁歪材料１１１と永久磁石１１２ａ、１１２ｂを支持する支持台１１０ａ、１１０ｂと、を有する。

【0036】

ここで、支持するとは、加圧力１２１によって、超磁歪材料１１１と永久磁石１１２ａ、１１２ｂが移動してしまい、逆磁歪効果が生じなくならないように、超磁歪材料１１１と永久磁石１１２ａ、１１２ｂの移動を抑制することである。また、ここでは、一対となった支持台１１０ａ、１１０ｂを示しているが、一つのみで支持しても安定性を保持できれば、一対としなくても良い。

【0037】

長手方向と交差する交差方向での超磁歪材料１１１の側面を揺動により加圧力１２１で加圧することで、逆磁歪効果によって超磁歪材料１１１中の磁力線の強さが変動しコイル１１３に電磁誘導による起電力が発生する。

【0038】

より好ましくは、波力発電装置１００は、超磁歪材料１１１の側面を揺動により加圧する加圧体１６０を有する。コイル１１３は、長手方向の中央部分を除く中央部分の両側に巻き付けられているのが望ましい。中央部分は、加圧体１６０により加圧される。中央部分にコイル１１３がないことで、加圧により、コイル１１３がダメージを受けない。なお、コイル１１３は、例えば被覆を有する導線コイルである。

【0039】

また、逆磁歪効果を効率的に生じさせるには、超磁歪材料１１１である、ガルフェノール合金は、単結晶がより望ましい。さらに、加圧される超磁歪材料の側面が、超磁歪材料の結晶方位（１００）、（０１０）、（１１１）のいずれかに沿ったものであるのが望ましい。

【0040】

図１に示す波力発電装置１００に示す主な部分の数値的な例を挙げると、以下のようになる。しかし、現状でのガルフェノール合金を用いた一例であり、将来的にガルフェノール合金の製造技術が改良されサイズや結晶性が変わったり、材料が変わることで、変化していくものである。

【0041】

超磁歪材料１１１の長手方向のサイズが５０～２００ｍｍ、横のサイズが５～２０ｍｍ、幅サイズが０．５～２ｍｍ程度である。加圧力１２１が衝撃エネルギー換算で０．１～１．０Ｊ程度、一度の加圧力１２１による衝撃発電量が１～２０μＷｓ程度である。

【0042】

以上のように、図１に示された波力発電装置１００では、主に、超磁歪材料１１１における長手方向の両端に永久磁石１１２ａ、１１２ｂを接続した。波力発電装置１００は、超磁歪材料１１１と永久磁石１１２ａ、１１２ｂを支持する支持台１１０ａ、１１０ｂを有するものとした。さらに、超磁歪材料１１１の側面を揺動により加圧するものとした。

【0043】

これにより、磁気抵抗を低下させて、安定して電力を得ることができるものである。

【0044】

尚、ここでは、加圧力１２１を与えるものとして、揺動によるものを例としている。具体的には、超磁歪材料１１１を水中に入れ、波により加圧体１６０が揺動するものや、停泊中の船やブイが波により揺動して、加圧体に加圧力を与えるものがある。陸上に置かれた帆に連結されたロッキングチェアー状の構造物が風により揺動するものも考えられる。また、波自身が超磁歪材料１１１の側面に加圧することも考えられる。

【0045】

また、揺動によらなくても、超磁歪材料１１１の側面に加圧が加えられれば、他の方法を適用することも可能である。上述した揺動の例や他の加圧が加えられるものへの適用については、以下の実施の形態でも同様である。

【0046】

（実施の形態２）
図２には、実施の形態２に係る発電装置の概略を示す。波力発電装置１０１は支持台１１０ａ、１１０ｂ、超磁歪材料１１１、一対のＵ字形永久磁石１４０ａ、１４０ｂから構成されている。Ｕ字形永久磁石１４０ａ、１４０ｂは互いに異なる磁極を対向させた状態で各々に超磁歪材料１１１を連結させている。

【0047】

また、別の見方をすれば、超磁歪材料１１１は、第１部１１１ａと第２部１１１ｂとを有し、第１部１１１ａと第２部１１１ｂとは互いに並ぶように設けられている。

【0048】

永久磁石１４０ａ、１４０ｂは、Ｕ字型を有し、Ｕ字型の第１の端が第１部１１１ａの端に、Ｕ字型の第２の端が第２部１１１ｂの端に接続されている。

【0049】

超磁歪材料１１１にはコイル１１３が巻かれ、コイル１１３から先の接続は、図１に記載されたダイオードブリッジ１１４と同様になっている。このため、ダイオードブリッジ１１４以降の接続等に関しては、以後の実施形態を含め説明を省略する。

【0050】

図２においては、加圧力１２１は図２を貫通するように（紙面に垂直な方向に）加わり、超磁歪材料１１１中にて逆磁歪効果が発現する。磁力線１２０はＵ字形永久磁石１４０ａ、１４０ｂと超磁歪材料１１１を循環するように閉じた経路を成していることから互いに影響を及ぼし合い、逆磁歪効果を増幅させる結果、発電効率が向上する。

【0051】

（実施の形態３）
図３には、実施の形態３に係る発電装置の概略を示す。波力発電装置１０２は支持台１１０ａ、１１０ｂ、超磁歪材料１５０、一対の永久磁石１１２ａ、１１２ｂから構成されいる。超磁歪材料１５０は複数の凸部１５０ａと複数の凹部１５０ｂを有している。超磁歪材料の凹部１５０ｂにはコイル１１３が巻かれ、図１のダイオードブリッジ１１４と同様に接続されている。

【0052】

超磁歪材料１５０における複数の凸部１５０ａに対して、加圧体１６０が直接または他のものを介して間接的に衝突するもしくは加圧することで、加圧力１２１が凸部１５０ａに付与される。これにより、超磁歪材料１５０中にて逆磁歪効果が発現する。

【0053】

別の見方をすれば、超磁歪材料１５０の側面を揺動により加圧する加圧体１６０を備えている。長手方向に直交し、かつ、磁歪材料１５０の側面を揺動により加圧される方向に直交する方向から見た場合、超磁歪材料１５０は少なくとも１つの凹凸構造を有している。凹凸構造の凹部１５０ｂには、コイル１１３が巻き付けられており、加圧体１６０は、凹凸構造の凸部１５０ａを加圧するものである。

【0054】

尚、ここでは、加圧体１６０は複数の反跳弾性体１６２を介して複数の剛性端部体１６１に接続されている。反跳弾性体１６２により直接各凸部１５０ａに加圧力１２１を加えられる場合は、剛性端部体１６１を省略してもよい。

【0055】

さらに、反跳弾性体１６２は各々異なる弾性定数を有するようにすると、凸部１５０aに衝突のストレスが印加されるタイミングと、衝突周期を分散させることができる。その結果、単発的で短時間の発電でなく、時間を分散させて発電することができる。よって、揺動周波数が低くとも安定的に発電することが可能となる。

【0056】

尚、いずれの反跳弾性体１６２も同じ弾性定数を有する場合は、一度に大きな加圧力を加えることができる。

【0057】

（実施の形態４）
図４には、実施の形態４に係る発電装置の概略を示す。波力発電装置１０３は支持台１１０ａ、１１０ｂ、超磁歪材料１１１、一対の永久磁石１１２ａ、１１２ｂから主に構成されている。超磁歪材料１１１にはコイル１１３が巻かれ、図１のダイオードブリッジ１１４と同様に接続されている。

【0058】

加圧力１２１は、図４を貫通するように（紙面に垂直な方向に）付与されることで超磁歪材料１１１中の加圧範囲１２１ａにて逆磁歪効果が発現する。加圧範囲１２１ａを取り囲むように且つ間隙を隔てて隣接した強磁性材料１７０が設けられている。ここでの間隔は、磁力の影響を受ける程度の距離であり、具体的には、数ｍｍ程度である。

【0059】

強磁性材料１７０としては、鉄、コバルト、ニッケル、カドリニウム、またはこれらの合金が挙げられる。

【0060】

強磁性材料１７０にはコイル１７１が巻かれている。このコイル１７１も図１のダイオードブリッジ１１４に接続されている。

【0061】

別の見方をすれば、超磁歪材料１１１の長手方向に直交する方向、かつ、加圧力１２１が加えられる交差方向に直交する方向から見たものが図４である。超磁歪材料１１１と間隔を隔てて対向するように強磁性材料１７０が設けられている。ここでは、強磁性材料１７０はＵ字状の形状を有している。

【0062】

強磁性材料１７０の中央部には、強磁性材料用コイルとして、コイル１７１が巻き付けられている。

【0063】

この構造を取ることにより、逆磁歪効果が発現した際に超磁歪材料１１１から変動した磁力線１２０の一部は強磁性体１７０に移動することからコイル１７１にて新たに起電力を誘起することで発電への更なる寄与となる。

【0064】

さらに、図示されていないが、強磁性材料１７０は、超磁歪材料１１１を挟むように第１と第２の強磁性材料部とを備えても良い。これにより、強磁性材料の効果がより働くことになる。

【0065】

（実施の形態５）
図５には、実施の形態５に係る発電装置の概略を示す。波力発電装置１０４は支持台１１０ａ、１１０ｂ、超磁歪材料１１１、一対の永久磁石１１２ａ、１１２ｂから構成されている。超磁歪材料１１１にはコイル１１３が巻かれ、図１のダイオードブリッジ１１４と同様に接続されている。

【0066】

超磁歪材料１１１の長手方向に対して垂直の方向（超磁歪材料１１１の側面方向）に摺動軌道１８０が形成されている。摺動軌道１８０の両端には、一対のストッパー１８１ａ、１８１ｂが設けられている。超磁歪材料１１１とストッパー１８１ａの間、超磁歪材料１１１とストッパー１８１ｂの間の摺動軌道１８０上に摺動加圧体１８２a、１８２ｂがそれぞれ設置されている。

【0067】

別の見方をすれば、図５において、超磁歪材料１１１の一方側面の側に摺動加圧体１８２ａ、一方側面の側に対向する他方側面の側に摺動加圧体１８２ｂが設けられている。

【0068】

ここでは、波力による揺動を受けることで摺動加圧体１８２ａと１８２ｂは摺動方向１８３に沿って、それぞれ、超磁歪材料１１１とストッパー１８１ａ、超磁歪材料１１１とストッパー１８１ｂの間を往復運動する。摺動加圧体１８２ａと１８２ｂがそれぞれ超磁歪材料１１１に衝突もしくは加圧することで、逆磁歪効果を発現させる。

【0069】

尚、図５においては、超磁歪材料１１１の背面側に摺動軌道１８０がある。摺動加圧体１８２aと１８２ｂが超磁歪材料１１１の側面と衝突するよう、摺動加圧体１８２ａと１８２ｂは、摺動軌道１８０より超磁歪材料１１１側に突出した部分を有している。

【0070】

別の見方をすれば、超磁歪材料１１１の側面は、対向する第１側面と第２側面とを有している。摺動軌道１８０は、第１側面および第２側面に交差するように超磁歪材料１１１の長手方向に交差する方向に設けられている。摺動軌道１８０上を摺動し、第１側面を揺動により加圧する少なくとも１つの第１の摺動加圧体と、摺動軌道１８０上を摺動し、第２側面を揺動により加圧する少なくとも１つの第２の摺動加圧体とを備えている。

【0071】

これまで、一本の摺動軌道１８０で説明したが、摺動軌道１８０をストッパー１８１ａから超磁歪材料１１１の一方側面までと、ストッパー１８１ｂから超磁歪材料１１１の他方側面までとに分割し、２つの摺動軌道で、超磁歪材料１１１を挟んでも良い。この場合、摺動軌道１８０、超磁歪材料１１１、摺動加圧体１８２ａと１８２ｂが、一直線状に並ぶようにすると良い。

【0072】

また、好ましくは、図中右側にあたる摺動長ａ（１８４）（ストッパー１８１ａから超磁歪材料１１１の一方側面までの長さ）と図中左側にあたる摺動長ｂ（１８５）（ストッパー１８１ｂから超磁歪材料１１１の他方側面までの長さ）は互いに異なる長さであることが望ましい。

【0073】

長さが異なることで、摺動加圧体１８２ａと１８２ｂは超磁歪材料１１１との衝突のタイミングおよび周期をずらして、超磁歪材料１１１にストレスを与えることが可能となる。よって、単発的で短時間の発電でなく、時間を分散させて発電することができる。

【0074】

尚、図５のような、１つの揺動軌道１８０の場合、超磁歪材料１１１の位置を調整するのみで、摺動長ａ（１８４）と摺動長ｂ（１８５）の長さを調整できる。

【0075】

また、摺動長ａ（１８４）と摺動長ｂ（１８５）の長さが等しくても良い場合もある。これは、例えば、主に波の揺動方向がストッパー１８１ａとストッパー１８１ｂ間の方向であれば、摺動加圧体１８２ａと１８２ｂの衝突周期は、おおよそ半周期ずれるため、発電を分散させることができることによる。

【0076】

さらに、超磁歪材料１１１の対向する両側面を利用できるよう摺動加圧体１８２ａと１８２ｂを設ける例を示したが、発電の条件が厳しくなければ、一方の側面を利用する揺動軌道とし、摺動加圧体１８２ａ、または、摺動加圧体１８２ｂのいずれか１つとしても良い。つまり、波力発電装置１０４において、超磁歪材料１１１の側面が、対向する第１側面と第２側面とを有し、第１側面もしくは第２側面に交差するように交差方向に設けられた摺動軌道１８０を有する。さらに、摺動軌道１８０上を摺動し、第１側面を揺動により加圧する少なくとも１つの第１の摺動加圧体１８２ａ、もしくは、摺動軌道１８０上を摺動し、第２側面を揺動により加圧する少なくとも１つの第２の摺動加圧体１８２ｂを備えても良い。

【0077】

（実施の形態６）
実施の形態５との差異を中心に以下説明する。図６に示すように、波力発電装置１０５においては、摺動加圧体１８２ａ及び１８２ｂの両端には各々反跳弾性体１８６と剛性端部体１８７が連結されている。

【0078】

反跳弾性体１８６を有することで、摺動加圧体１８２ａと摺動加圧体１８２ｂの揺動動作がし易くなる。一方、剛性端部体１８７があることで、摺動加圧体１８２ａと摺動加圧体１８２ｂによる超磁歪材料１１１への衝撃を緩和できる。

【0079】

尚、反跳弾性体１８６のみで安定して揺動動作が可能であれば、剛性端部体１８７を設けなくても良い。また、ここでは、摺動加圧体１８２ａと摺動加圧体１８２ｂの両端に反跳弾性体１８６と剛性端部体１８７を設けているが、揺動速度の調整によっては、一方端のみでも良い。さらに、摺動加圧体１８２ａと摺動加圧体１８２ｂのいずれかのみに反跳弾性体１８６と剛性端部体１８７、もしくは、反跳弾性体１８６を設けても良い。

【0080】

別の見方をすれば、第１の摺動加圧体である摺動加圧体１８２ａ、もしくは、第２の摺動加圧体である摺動加圧体１８２ｂには、超磁歪材料１１１の側面側の面および超磁歪材料１１１の側面と反対側の面のいずれか一面もしくは両面に反跳弾性体１８６が接続されている。

【0081】

さらに、好ましくは、反跳弾性体１８６の弾性定数は各個に異なる特性を有しているのが望ましい。このことにより、揺動周期を様々に変えられるため、加圧されるタイミングをずらすことが容易となる。よって、揺動周波数が低くともより一層安定的に発電することが可能となる。

【0082】

（実施の形態７）
実施の形態６との差異を中心に以下説明する。図７に示すように、波力発電装置１０６は、ストッパー１８１ａと超磁歪材料１１１の間に複数の摺動加圧体１８２ａ、ストッパー１８１ｂと超磁歪材料１１１の間に複数の摺動加圧体１８２ｂが設けられている点である。ここでは、超磁歪材料１１１の一方側面の側と他方側面の側のそれぞれに２個と同数の摺動加圧体が設けられているが、側面により異なる個数でも良い。

【0083】

また、ここでは、各摺動加圧体１８２ａ、１８２ｂに反跳弾性体１８６と剛性端部体１８７を設けた例を示しているが、実施の形態６で示したように適宜省略することもできる。反跳弾性体１８６の弾性定数もそれぞれ等しくも、異なるようにも調整できる。

【0084】

さらに、摺動加圧体１８２ａまたは摺動加圧体１８２ｂのいずれか一方が単数で、他方が複数となるように設けても良い。また、摺動加圧体１８２ａまたは摺動加圧体１８２ｂのいずれか一方を複数設け、他方を設けないことも考えられる。

【0085】

図７に示す波力発電装置１０６では、摺動加圧体１８２ａ、１８２ｂを複数有し、また、いずれかの摺動加圧体１８２ａ、１８２ｂが少なくとも反跳弾性体１８６を有することで、揺動周期を様々に変えられる。このため、加圧されるタイミングをずらすことが容易となり、揺動周波数が低くともより一層安定的に発電することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本開示の内容は、好ましくは揺動運動を起電力に変えるものである。さらに、波力のような揺動周波数が低い動力源に適用することで安定的且つ高効率に発電を持続させることができる波力発電装置にも適用可能である。より具体的には、例えば、海洋観測や養魚場経営等における産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0087】

１ 発電装置、１０ 支持台、１１ 超磁歪材料、１２ 永久磁石、１３ 磁路、１４ コイル、１５ ダイオードブリッジ、１６ 出力端子、２０ 磁力線、２１ 加圧力、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６ 波力発電装置、１１０ａ，１１０ｂ 支持台、１１１，１５０ 超磁歪材料、１１２ａ，１１２ｂ 永久磁石、１１３，１７１ コイル、１１４ ダイオードブリッジ、１１５ 蓄電デバイス、１１６ データ無線通信プロセッサ、１１７ センサー、１２０ 磁力線、１２１ 加圧力、１３０ 無線通信、１３１ 基地局、１４０ａ，１４０ｂ Ｕ字形永久磁石、１５０ａ 凸部、１５０ｂ 凹部、１６０ 加圧体、１６１，１６７ 剛性端部体、１６２，１８６ 反跳弾性体、１２１ａ 加圧範囲、１７０ 強磁性材料、１８０ 摺動軌道、１８１ａ，１８１ｂ ストッパー、１８２ａ，１８２ｂ 摺動加圧体、１８３ 摺動方向、１８４ 摺動長ａ，１８５ 摺動長ｂ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】