特開 2024-74717 弾性体、バウンドストッパ及び電磁誘導装置

(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】P2024074717

(43)【公開日】2024-05-31

(54)【発明の名称】弾性体、バウンドストッパ及び電磁誘導装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 35/02 20060101AFI20240524BHJP

   H01F 7/02 20060101ALI20240524BHJP

   H01F 7/20 20060101ALI20240524BHJP

【ＦＩ】

H02K35/02

H01F7/02 B

H01F7/20 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186062

(22)【出願日】2022-11-21

(71)【出願人】

【識別番号】000119232

【氏名又は名称】株式会社イノアックコーポレーション

(71)【出願人】

【識別番号】304021277

【氏名又は名称】国立大学法人 名古屋工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】牧原 伸征

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 久

(72)【発明者】

【氏名】井門 康司

(72)【発明者】

【氏名】岩本 悠宏

(57)【要約】

【課題】従来とは異なる原理で磁場を変化させることが可能な技術を提案する。
【解決手段】本開示の弾性体は、発泡エラストマーと、前記発泡エラストマー内に分散配置されかつ着磁されている磁性粉体と、を備える弾性体であって、前記弾性体は対称軸を有し、前記弾性体の外表面に、前記対称軸に交差する溝を備える弾性体である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発泡エラストマーと、前記発泡エラストマー内に分散配置されかつ着磁されている磁性粉体と、を備える弾性体であって、
前記弾性体は対称軸を有し、
前記弾性体の外表面に、前記対称軸に交差する溝を備える弾性体。

【請求項2】

前記溝は、環状をなし、前記弾性体のうち前記対称軸の方向の中央部に少なくとも配置されている請求項１に記載の弾性体。

【請求項3】

前記溝は、前記対称軸の方向に複数並んでいる請求項１又は２に記載の弾性体。

【請求項4】

前記溝は、前記対称軸の方向で３箇所以上に設けられている請求項３に記載の弾性体。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の弾性体を備えるバウンドストッパ。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の弾性体を備える電磁誘導装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、弾性体、バウンドストッパ及び電磁誘導装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、磁石を移動又は回転させて磁場を変化させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】登実第３０５１７５８号（図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示では、従来とは異なる原理で磁場を変化させることが可能な技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、発泡エラストマーと、前記発泡エラストマー内に分散配置されかつ着磁されている磁性粉体と、を備える弾性体であって、前記弾性体は対称軸を有し、前記弾性体の外表面に、前記対称軸に交差する溝を備える弾性体である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係る弾性体の断面図

【図2】弾性体が備えられた電気機器の概念図

【図3】弾性体の斜視図

【図4】（Ａ）圧縮変形前の弾性体の断面図、（Ｂ）圧縮変形されているときの弾性体の断面図

【図5】第２実施形態に係る電気機器の回路図

【図6】電気機器の斜視図

【図7】電気機器の側断面図

【図8】第３実施形態に係る電気機器の回路図

【図9】第４実施形態の電気機器の概念図

【図10】第５実施形態の電気機器の断面図

【図11】試験装置の概念図

【図12】（Ａ）試験サンプルの断面図、（Ｂ）試験サンプルの断面図

【図13】（Ａ）実施例と比較例を示す表、（Ｂ）周波数と誘導起電力のグラフ

【発明を実施するための形態】

【0007】

［第１実施形態］
図１及び図２には、第１実施形態に係る電磁誘導装置１００Ａが示されている。本実施形態の電磁誘導装置１００Ａは、発電機であって、車両６０のサスペンション６１に組付けられ、車両６０のバッテリー９０を充電するためのものである。

【0008】

車両６０のサスペンション６１は、図１に示すように、ショックアブソーバ６２とサスペンションばね６３を有する。サスペンションばね６３は、ショックアブソーバ６２のシリンダ６５から外側に張り出した環状突部６５Ｔと車体６０Ｂとの間に挟まれている。本実施形態の電磁誘導装置１００Ａに含まれる弾性体２０（図１及び図３参照）は、ショックアブソーバ６２のピストンロッド６４に嵌合されてサスペンションばね６３の内側に配置され、例えば、車体６０Ｂやシリンダ６５に固定される。そして、道路の凹凸等による振動でショックアブソーバ６２が縮むことで、弾性体２０がシリンダ６５と車体６０Ｂとの間で弾性変形（圧縮）され、車両６０のバウンドを抑えるバウンドストッパとして機能する（図４（Ａ）から図４（Ｂ）への変化を参照）。

【0009】

なお、本実施形態では、車両６０として自動車を例示するが、例えば、二輪車や電車等の車両サスペンションに適用してもよい。また、自動車としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車等の電動車両が挙げられる。

【0010】

図１に示すように、電磁誘導装置１００Ａは、電磁誘導コイル１２と、その電磁誘導コイル１２の内側に配置される上述の弾性体２０とを備える。

【0011】

本実施形態の例では、電磁誘導コイル１２は、サスペンションばね６３の内側に配置され、例えば、電磁誘導コイル１２の一端部が車体６０Ｂに固定される。なお、電磁誘導コイル１２の１対のリード線１２Ａは、車体６０Ｂの内部に引き出されて整流部９１を介してバッテリー９０に接続される（図２参照）。

【0012】

本実施形態の例では、弾性体２０は、その中心軸Ｊが電磁誘導コイル１２の中心軸上に配置されるように設けられる。弾性体２０は、回転対象な形状になっていてもよく、さらに軸対称な形状になっていてもよい（これらの場合、弾性体２０の中心軸Ｊは対称軸となる）。本実施形態では、弾性体２０は、円筒状になっているが、例えば、弾性体２０は、円柱状、角柱状（例えば断面が正多角形状のもの）、円錐台形状、角錐台形状、角筒状、球状等になっていてもよい。なお、弾性体２０は、回転対象な形状になっていなくてもよく、例えば、断面台形状になっていて、その台形の中心（重心）に中心軸Ｊが位置する形状になっていてもよい。

【0013】

本実施形態の例では、弾性体２０は、中心軸Ｊ方向に（即ち、電磁誘導コイル１２の軸方向に）磁化されている（即ち、弾性体２０の中心軸Ｊ方向の一端部がＮ極、他端部がＳ極となっている）。変形していない自然長状態での弾性体２０の軸長は、電磁誘導コイル１２の軸長よりも長くてもよいし、短くてもよいし、略同じであってもよい。

【0014】

弾性体２０は、弾性材料（本実施形態では、発泡エラストマー２１）に、着磁された磁性粉体が分散してなる。弾性体２０では、磁性粉体の粒子の磁気モーメント（詳細には、粒子内の合成磁気モーメント）が、弾性体２０の中心軸Ｊ方向に沿っている。なお、実際には、磁性粉体の粒子の中には、磁気モーメントの方向が中心軸Ｊ方向と交差するものが含まれ得るが、本実施形態では、磁性粉体の粒子の磁気モーメントを合成した合成磁気モーメントの方向が、中心軸Ｊ方向となっている。

【0015】

発泡エラストマー２１としては、ポリウレタンエラストマーの発泡体や、ゴムの発泡体や、ポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂の発泡体等が挙げられる。発泡エラストマー２１は、連続気泡構造や半連続気泡構造であることが、成形性や弾性変形容易性の観点から好ましい。発泡エラストマー２１は、少なくとも連続気泡構造となる部分を有することが好ましい。このように、発泡エラストマー２１が連続気泡構造となる部分を有することで、成形後に発泡エラストマー２１が縮む（いわゆる、シュリンクする）ことを抑制可能となる。また、発泡エラストマー２１の発泡倍率は、１．４～６倍であることが好ましく、１．７～５倍であることがより好ましく、２～４倍であることがさらに好ましい。ここで、発泡エラストマー２１の発泡倍率が１．４以上であることで、クッション性が特に良好となり、発泡倍率が６倍以下であることで、成形性と耐久性が特に良好となる。

【0016】

上述の磁性粉体としては、ネオジム系磁性粉体、サマリウム系磁性粉体、アルニコ系磁性粉体、フェライト系磁性粉体等、公知の硬質磁性材料が挙げられ、強磁性材料が好ましい。磁性粉体は、特に、永久磁石化した際に強い磁力を有するネオジム系磁性粉体からなることが好ましい。磁性粉体の粒子２３の形状としては、例えば、鱗片状、球状、針状等が挙げられる。磁性粉体の粒子径は、３～２００μｍが好ましく、５～１００μｍがさらに好ましい。磁性粉体の粒子径を大きくすることで、弾性体２０の表面磁束密度を高くすることが可能となる。磁性粉体が、磁石粒子に表面処理がされてなる場合には、磁性粉体の粒子径を大きくすることで、磁性粉体における磁性成分の割合を大きくすることができ、弾性体２０の表面磁束密度をより高めることが可能となる。また、磁性粉体の粒子径は、２００μｍ以下であることが、弾性体２０の成形性や変形容易性の観点から好ましい。なお、粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８１５：１９９４に準拠したふるい分け試験により測定することができる。ここで、磁性粉体の粒子径が３μｍ以上であることで作業性が特に良好となる。また、磁性粉体の粒子径が２００μｍ以下であることで成形性が特に良好となると共に、磁性粉体が発泡エラストマー２１から脱落することを一層防止可能となる。

【0017】

なお、弾性体２０は、磁性粉体が硬質の強磁性材料からなり、発泡エラストマー２１に対する磁性粉体の質量濃度（質量比率）が４０～８０％であり、発泡エラストマー２１に対する磁性粉体の体積濃度（体積比率）が１．０～３．５％であることが好ましい。これにより、弾性体２０を弾性変形させ易くしつつ、弾性体２０の磁束密度の変化を大きくすることが可能となる。弾性体２０は、ＪＩＳ Ｋ ６２６２：２０１３ Ａ法に準拠した圧縮永久ひずみが、３０％以下であることが好ましい。また、弾性体２０は、２３℃において１Ｈｚで１０万回５０％圧縮を繰返した場合の繰返し圧縮ひずみが、２０％以下であることが好ましい。これらの構成によれば、発泡エラストマー２１を弾性変形させた後の復元が良好である。これにより、弾性体２０が繰返し圧縮されて使用される用途に用いられる場合であっても、発泡エラストマー２１のヘタリが低減され、弾性体２０が繰返しの使用に一層好適となる。

【0018】

図１及び図３に示すように、弾性体２０の外周面には、溝２２Ｋが形成されている。溝２２Ｋは、弾性体２０の外周面の周方向に延び、中心軸Ｊと交差（立体交差）している。本実施形態の例では、溝２２Ｋは、弾性体２０の周方向全体に延びた環状をなしている。

【0019】

溝２２Ｋは、弾性体２０の中心軸Ｊ方向の複数位置に設けられていてもよい。この場合溝２２Ｋ同士が、中心軸Ｊ方向で間隔を空けて配置されても良いし、中心軸Ｊ方向で隣接していてもよい。溝２２Ｋは、弾性体２０の中心軸Ｊ方向の中央部に少なくとも配置されていることが好ましい。また、溝２２Ｋは、弾性体２０の中心軸Ｊ方向に３つ以上並んでいてもよい。この場合、弾性体２０に設けられる溝２２Ｋが、等間隔に配置されていてもよい。

【0020】

本実施形態の例では、溝２２Ｋは、三角溝（Ｖ字溝）になっている（図１及び図４参照）。なお、溝２２Ｋは、丸溝であってもよいし、角溝（例えば断面四角形状の溝）であってもよい。弾性体２０が複数の溝２２Ｋを有する場合、他の溝２２Ｋとは異なる形状の溝２２Ｋが含まれていてもよい。

【0021】

弾性体２０は、例えば以下のようにして製造される。弾性体２０を製造するには、まず、ポリオールとイソシアネートを混合してプレポリマー化した第１液を用意する。第１液のプレポリマーは、イソシアネート基（ＮＣＯ）を末端に有するものである。その後、第１液に磁性粉体を混合し、均一に分散させる。また、触媒、発泡剤等を含む第２液を用意する。その後、第１液と第２液とを混合し、その混合液を得る。ここで、イソシアネート基を末端に有するプレポリマーのＮＣＯ％は、３～７％とすることが好ましく、本実施形態の例では、６％とした。これにより、成形性や耐久性に優れた弾性体２０を得ることが可能となる。

【0022】

次に、上記混合液を、あらかじめ温調された成形型に注入して発泡硬化させ、例えば円筒状をなした発泡成形体を形成する。この発泡成形体では、磁性粉体が、発泡エラストマー２１内に分散している。また、上記発泡成形体では、磁性粉体の各粒子の磁気モーメントがランダムな方向を向いている。なお、上記混合液の成形型での発泡硬化工程では、閉型状態で所定時間キュア（一次キュア）を行った後、得られた発泡成形体を成形型から取り出す。一次キュアは、例えば６０～１２０℃で１０～１２０分間、行われる。一次キュアを行って成形型から取り出された発泡成形体については、さらに二次キュアを行うことが好ましく、二次キュアは、例えば９０～１８０℃で８～２４時間、行われる。本実施形態の例では、磁性粉体が内部に分散配置される弾性材料が、ポリウレタンエラストマーであるので、原料が硬化するまでの時間が短く、磁性粉体が原料内で沈降する前に原料を硬化させることが可能となる。これにより、磁性粉体を均一に分散配置することが容易となる。従って、１００μｍ以上の粒子径の磁性粉体であっても弾性体２０内に容易に分散させることが可能となり、弾性体２０の磁束密度を高くすることが可能となる。なお、本実施形態では、磁性粉体を第１液に混合した後に第２液に混合するので、磁性粉体を第２液に混合した後に第１液に混合する場合に比べて、磁性粉体を発泡エラストマー２１内に均一に分散することができる。

【0023】

次に、上記発泡成形体を着磁する。この工程では、発泡成形体内の磁性粉体の粒子の磁気モーメントを、外部磁場を印加することにより揃える。本実施形態では、外部磁場を、円筒状の発泡エラストマー２１の中心軸Ｊ方向に印加する。ここで、着磁は、発泡成形体が変形していない自然長状態で行ってもよいし、自然長状態に対して中心軸Ｊ方向に圧縮した状態（例えば５０％圧縮した５０％圧縮状態）で行ってもよい。以上により、発泡成形体から弾性体２０が得られる。なお、弾性体２０は、中心軸Ｊ方向に１０％圧縮されたときに、磁束密度（表面磁束密度）が自然長状態よりも５％以上大きくなるものであることが特に好ましい。このような弾性体２０は、例えば、磁性粉体を分散させた発泡エラストマー２１を圧縮した状態（例えば５０％圧縮した状態）で、その圧縮方向に磁性粉体を着磁することで製造することが可能である。

【0024】

ここで、本実施形態の弾性体２０は、変形（弾性変形）することによって磁束密度を変化させることができる。そして、本実施形態の電磁誘導装置１００Ａでは、弾性体２０を変形させることにより、電磁誘導コイル１２内を軸方向に貫く磁束を変化させて、誘導電流を発生させることができる。これは主に、弾性体２０の磁化の変化に起因すると考えられる。詳細には、弾性体２０が電磁誘導コイル１２の軸方向で圧縮されると（図４（Ｂ））、弾性体２０における磁性粉体の粒子の分布密度が上がり、中心軸Ｊ方向の磁化が大きくなると考えられる。この磁化が大きくなると、弾性体２０中の中心軸Ｊ方向の磁束密度が大きくなるので、電磁誘導コイル１２内を貫く磁束が大きくなる。その結果、この磁束の変化を打ち消す向きに磁場を発生させるように、電磁誘導コイル１２に誘導電流が流れると考えられる。

【0025】

本実施形態では、弾性体２０が発泡体で構成される。従って、弾性体２０が圧縮されたときに、気泡が潰れて弾性体２０における磁性粉体の粒子の分布密度を上げやすくなり、弾性体２０中の磁束密度の変化を大きくすることが容易となる。これにより、上記誘導電流を容易に発生させることが可能となる。

【0026】

また、本実施形態では、回路に誘導電流を発生させるための着磁体（弾性体２０）が、弾性を有するので、振動等により弾性体２０に力がかかった場合に、従来のフェライト磁石からなるものに比べて、着磁体が破損し難くなる。また、弾性体２０を圧縮して電磁誘導コイル１２に誘導電流を発生させることができるので、弾性体２０の代わりに剛体が用いられる場合よりも、電磁誘導装置１００Ａを電磁誘導コイル１２の軸方向にコンパクトにすることができる。また、弾性体２０が発泡体を含むので、弾性体２０が非発泡の弾性体からなる場合に比べて、大きなストロークの伸縮が可能となる。その結果、弾性体２０の大きなストロークの変形によって往復移動させて磁束密度を大きく変化させることができるので、短いストロークでしか磁束密度を変化させることができないものに比べて、１ストローク当りの発電量を多くすることができる。

【0027】

ここで、本実施形態では、弾性体２０が圧縮されると、上述のように発泡エラストマー２１の気泡が潰れる。従って、弾性体２０は、電磁誘導コイル１２の軸方向に圧縮されても電磁誘導コイル１２の径方向に膨らみ難くなる（図４（Ｂ）参照）。これにより、磁性粉体の粒子の磁気モーメントの向きが、弾性体２０の径方向への変形に起因して変化することが抑制される。即ち、弾性体２０が電磁誘導コイル１２の軸方向に変形しても、磁性粉体の粒子の磁化方向を電磁誘導コイル１２の軸方向に保持し易くすることが可能となる。これにより、弾性体２０の軸方向の変形による磁束密度の変化を大きくすることが可能となり、誘導起電力を大きくすることが可能となる。

【0028】

さらに、本実施形態では、弾性体２０の外周面に溝２２Ｋが形成されている。従って、弾性体２０が圧縮されたときの径方向の膨らみを溝２２Ｋによりさらに抑えることが可能となる。特に、弾性体２０のうち中心軸Ｊ方向の中央部は、弾性体２０の圧縮時に最も膨らみ易い部分となるが、この中央部に溝２２Ｋが設けられることで、弾性体２０の圧縮時の径方向への膨らみを一層抑制可能となる。これにより、電磁誘導装置１０を電磁誘導コイル１２の径方向にコンパクトにすることが可能となり、弾性体２０とその外側の電磁誘導コイル１２との干渉が抑えられ、弾性体２０と電磁誘導コイル１２との間のクリアランスを狭くして発電効率の向上を図ることが可能となる。また、溝２２Ｋが設けられることで、弾性体２０を伸縮し易くすることが可能となり、弾性体２０の変形ストロークを大きくして、誘導起電力を大きくすることが可能となる。弾性体２０の圧縮時の膨らみや圧縮し易さ、クッション性等を考慮すると、弾性体２０の半径に対する溝２２Ｋの深さの比は、０．０３３～０．３３であることが好ましく、０．０５～０．１７であることがより好ましく、０．０６～０．１３であることがさらに好ましく、弾性体２０の軸長に対する溝２２Ｋの幅の比は、０．０２～０．２０であることが好ましく、０．０４～０．１３であることがより好ましく、０．０６～０．１０であることがさらに好ましい。

【0029】

また、弾性体２０を、バウンドストッパとして車両６０に搭載すれば、道路の凹凸等によりショックアブソーバ６２が伸縮することで、バウンドストッパ６６、即ち、磁性弾性体２０を電磁誘導コイル１２の軸方向で弾性変形させることができ、電磁誘導コイル１２や回路に誘導電流を発生させることができる。電磁誘導装置１００Ａで発生した誘導電流は、車両６０に搭載された整流部９１を通してバッテリー９０に付与されてバッテリー９０が充電される。本実施形態の電磁誘導装置１００Ａによれば、車両６０の振動によって電磁誘導コイル１２に発生した誘導電流でバッテリー９０を充電することができ、車両の振動エネルギーの有効利用が図られる（バウンドストッパを、発電に利用することができる）。

【0030】

なお、電磁誘導装置１００Ａは、弾性体２０と電磁誘導コイル１２とから構成され、外付けの整流部９１及び負荷部としてのバッテリー９０に接続される構成となっていてもよいし、弾性体２０及び電磁誘導コイル１２に加えて整流部及び負荷部を一体に備えた構成としてもよい。

【0031】

［第２実施形態］
本実施形態の電磁誘導装置１００Ｂは、図５～図７に示されている。上記第１実施形態では、発電機としての電磁誘導装置１００Ａを例示したが、本実施形態では、センサーとしての電磁誘導装置１００Ｂを説明する。本実施形態の電磁誘導装置１００Ｂは、図５に示すように、発電部１０と整流部９１と負荷部９２とを有する。なお、以下では、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明する。

【0032】

負荷部９２は、例えば、無線モジュール９２Ａを含んでいる。その無線モジュール９２Ａは、例えば、ＲＦＩＤを変形させたものであり、ＲＦＩＤタグが無線で電力を受電し、その受電の度に識別番号を近距離無線通信のキャリアに変調して無線送信するものであるところを、無線モジュール９２Ａは、発電部１０から整流部９１を通して有線で電力を受電し、その受電の度に識別番号を所定の無線通信のキャリア波に変調して送信するようになっている。その所定の無線通信として、例えば、遠距離無線通信、Ｗｉ－Ｆｉ、赤外線通信、近距離無線通信等が挙げられる。

【0033】

なお、無線モジュール９２Ａは、識別番号以外の情報をキャリア波に変調して無線送信するものでもよく、また、情報をキャリア波に変調せず、情報を含まない特定の周波数の無線波のみを送信し、その無線波が送信されたこと自体が電磁誘導装置１００Ｂからの情報であるようにしてもよい。

【0034】

整流部９１は、例えば公知な倍圧整流回路になっていて、その入力側に発電部１０の次述する電磁誘導コイル１２が接続され、出力側に前述の無線モジュール９２Ａが接続されている。そして、電磁誘導コイル１２に誘起される誘導電流が整流部９１で整流されて無線モジュール９２Ａに付与される。

【0035】

なお、図５に示す整流部９１には、３倍圧整流回路が例示されているが、所望の電圧に応じたｎ倍圧整流回路を用いればよい。

【0036】

発電部１０は、電磁誘導コイル１２と、その内側に配置される弾性体２０と、それらを収容する伸縮ケース３０とを備える。図６及び図７に示すように、伸縮ケース３０は、一端有底、他端開放の円筒状の筒体３１と、その筒体３１より外径が大きい一端有底、他端開放の円筒状の筒体３２とを開口端同士を向かい合わせて嵌合させた構造をなしている。また、両筒体３１，３２の軸長は略同一になっていて、両筒体３１，３２の開口端には、互いに係合して離脱を防ぐ返し部３１Ａ，３２Ａが設けられている。そして、伸縮ケース３０は、返し部３１Ａ，３２Ａ同士が係合する最長状態と、一方の筒体３１の開口端が他方の筒体３２の底部に当接する最短状態とに変化する。なお、最短状態の伸縮ケース３０は、最長状態の伸縮ケース３０の例えば略１／２の軸長になる。

【0037】

筒体３２の外面には、上記した整流部９１と負荷部９２とを収容した回路ケース３３が固定されている。また、一方の筒体３１の底壁側端部には、周方向における複数位置から側方に張り出す複数の突片３１Ｂが備えられ、それら各突片３１Ｂに取付孔３１Ｃが形成されている。また、他方の筒体３２の先端部には、例えば、アジャスト機構３５が備えられている。アジャスト機構３５は、筒体３２の底壁の外面中央から突出して内面に雌螺子部３５Ｂを有する支持筒３５Ａと、その雌螺子部３５Ｂに螺合する雄螺子部３５Ｃを外面に有するシャフト部３５Ｄと、シャフト部３５Ｄの先端部に回転可能に取り付けられた当接板３５Ｅとを備えてなる。

【0038】

なお、本実施形態の伸縮ケース３０は、例えば、樹脂又はステンレス等の非磁性体であるが、伸縮ケース３０及び後述するスペーサ３４を鉄等の磁性体で形成して後述する弾性体２０と共に伸縮ケース３０が磁路を形成するようにしてもよい。また、本実施形態の筒体３１，３２は、弾性体２０を介して接続されることで互いに回転不能に連結されているが、筒体３１，３２の一方に縦長の係合溝を設けると共に、他方に係合溝に係合する突部を設けて、筒体３１，３２同士の相対的な回転を規制してもよい。

【0039】

図７に示すように、電磁誘導コイル１２は、例えば一方の筒体３１の内側に丁度収まる外径、軸長の円筒状をなして、筒体３１内に固定されている。また、電磁誘導コイル１２の１対のリード線１２Ａは、筒体３１のうち底壁に近い側壁を貫通する貫通孔３１Ｄを通して筒体３１の側方に引き出されている。そして、それら１対のリード線１２Ａが回路ケース３３に取り込まれて整流部９１に接続されている。そして、１対のリード線１２Ａは、伸縮ケース３０の伸縮に伴って屈曲する。なお、筒体３２の開口側の端部には、１対のリード線１２Ａとの干渉を回避するための切り欠き３２Ｂ（図６参照）が形成されている。

【0040】

弾性体２０は、電磁誘導コイル１２の内側に隙間を介して嵌合される円柱状をなし、伸縮ケース３０の同心軸上に配置されて、両端面を筒体３１，３２の各底面に例えば接着材にて固定される。また、弾性体２０の一端面と筒体３２の底面との間には、必要に応じて弾性体２０と同一外径の円柱状のスペーサ３４が配置されて弾性体２０の圧縮率が調整される。具体的には、スペーサ３４を設けない場合には、伸縮ケース３０が最長状態から最短状態に変化することで伸縮ケース３０内の弾性体２０は、伸縮ケース３０と同様に１／２に圧縮される。これに対し、上記スペーサ３４を設ければ、弾性体２０を、１／２以上の任意の圧縮率になるまで圧縮率を高くすることができる。なお、図７には、スペーサ３４を備えた弾性体２０が１／３まで圧縮される構造が例示されている。

【0041】

弾性体２０は、伸縮ケース３０の最長状態で筒体３１，３２の両底面の間で僅かに圧縮されるようになっている。これにより、伸縮ケース３０が外力を受けていない状態での筒体３１，３２同士の間のガタ止めが図られている。

【0042】

なお、弾性体２０は、筒体３１，３２に接着材によって固定されていたが、固定されていなくてもよい。また、筒体３１，３２の各底面と、弾性体２０の両端面とには、互いに凹凸嵌合して弾性体２０を伸縮ケース３０に対して芯出しするための凹凸を備えてもよい。

【0043】

本実施形態の電磁誘導装置１００Ｂの構造に関する説明は以上である。次に、電磁誘導装置１００Ｂの作用効果について説明する。図７に示すように、電磁誘導装置１００Ｂは、相互間の間隔が変動し得る１対の対向部材２０１，２０２の間の隙間にセットされて、それら１対の対向部材２０１，２０２の変形・動作等の検出を行うために使用される。そのためには、電磁誘導装置１００Ｂは、伸縮ケース３０の軸方向（電磁誘導コイル１２及び弾性体２０の軸方向でもある）が、１対の対向部材２０１，２０２の対向方向を向くように配置される。そして、例えば、１対の対向部材２０１，２０２の間隔が通常状態であるときに、伸縮ケース３０が所望の状態になるようにアジャスト機構３５が調整される。具体的には、１対の対向部材２０１，２０２が通常状態から離間する場合と接近する場合の両方の検出を行う場合には、伸縮ケース３０が最長状態の略１／２程度の圧縮状態になるようにアジャスト機構３５が調整される。また、１対の対向部材２０１，２０２が通常状態から接近したことのみを検出したい場合には、通常状態の１対の対向部材２０１，２０２の間で伸縮ケース３０が僅かに圧縮した状態になるか、アジャスト機構３５の当接板３５Ｅが一方の対向部材２０２から僅かに離れた状態になるようにアジャスト機構３５が調整される。また、電磁誘導装置１００Ｂが１対の対向部材２０１，２０２から横ずれしないようにするために、必要に応じて、伸縮ケース３０の取付孔３１Ｃに通したボルトを一方の対向部材２０１の螺子孔に締め付ける等して伸縮ケース３０を一方の対向部材２０１に固定することが好ましい。

【0044】

上述の如く、電磁誘導装置１００Ｂが１対の対向部材２０１，２０２の間にセットされた状態で、１対の対向部材２０１，２０２の間隔が変化すると、伸縮ケース３０と共に弾性体２０が軸方向で伸縮される。すると、弾性体２０による磁界の磁束のうち電磁誘導コイル１２を貫通する磁束の密度が変化し、発電部１０にて発電が行われる。そして、発電部１０で発生した誘導電流は、整流部９１で整流されて負荷部９２に受電される。すると、負荷部９２の無線モジュール９２Ａから識別番号の情報を含んだ無線信号が出力される。これにより、電磁誘導装置１００Ｂから離れた場所の無線端末で電磁誘導装置１００Ｂからの無線信号を受信して１対の対向部材２０１，２０２が受ける負荷や挙動を監視することができる。

【0045】

なお、本実施形態の電磁誘導装置１００Ｂを、高架橋の橋桁と橋本体との間の隙間や、免震構造を有する建物の床下等の隙間や、道路の路面下の隙間等に複数セットして、それら各電磁誘導装置１００Ｂの設置場所と識別番号とを対応付けて記憶しておき、監視端末で複数の電磁誘導装置１００Ｂから無線信号を監視することで、高架橋や建物の台風や地震等による挙動や異常の有無等を監視することができる。

【0046】

本実施形態の弾性体２０においても、溝２２Ｋが設けられることで、圧縮時の弾性体２０の径方向の膨らみを抑えることができ、電磁誘導装置１００Ｂを電磁誘導コイル１２の径方向にコンパクトにすることが可能となる。

【0047】

［第３実施形態］
本実施形態の電気機器１００Ｃは、図８に示されており、整流部９１Ｖと負荷部９２Ｖの構成が前記第２実施形態と異なる。即ち、整流部９１Ｖは、２倍圧整流回路になっていて、整流部９１Ｖの１対の出力端末の間には二次電池９１Ａが接続されている。また、負荷部９２Ｖには、検出回路９２Ｂと無線回路９２Ｃとが備えられ、負荷部９２Ｖには、電磁誘導コイル１２に流れる誘導電流を検出するための電流検出部９２Ｄが接続されている。さらに、検出回路９２Ｂには、Ａ／Ｄコンバータとマイコンとが含まれている。そして、電磁誘導コイル１２で生成される誘導電流に基づいて電気機器１００Ｃが受ける外力を特定するための検出データを生成し、その検出データを無線回路９２Ｃにて無線送信する。なお、検出データとしては、例えば、誘導電流のＦＦＴデータやスペクトルデータや誘導電流の波形に含まれるピーク値のデータ等、様々なものが挙げられる。

【0048】

本実施形態の電気機器１００Ｃでは、発電部１０にて生成される誘導電流に基づいて外力を特定するための検出データを生成してから無線送信するので、電気機器１００Ｃから離れた遠隔値において無線送信によるノイズの影響を受け難いデータ収集が可能になる。また、二次電池９１Ａを備えたことで負荷部９２Ｖへの給電が安定する。

【0049】

［第４実施形態］
第４実施形態の電気機器１００Ｄは、図９に示されており、前記第１実施形態の電磁誘導装置１００Ａに、前記第３実施形態の電気機器１００Ｃと同様の整流部９１Ｖと負荷部としての検出回路９２Ｂを付加した構成となっている。そして、検出回路９２Ｂで生成した検出データを車両６０の制御装置８６に付与する。制御装置８６は、付与された検出データに基づき、車両６０の過搭載やサスペンション６１の故障等の異常の有無を判別し、異常があったときには警告灯８５を点灯して運転者に異常を報知する。

【0050】

なお、車両６０としてトラックの荷台に電気機器１００Ｄを備え、荷台の積み荷の過搭載や積み荷の重量バラスンに関する異常を検知する構成であってもよい。また、車両６０に電気機器１００Ｄを備えて車両６０に関する異常を検知する構成に限らず、例えば、工場プラントにおけるタンクや配管に上記電気機器１００Ｄを備え、タンクや配管の異常を検出する構成であってもよい。

【0051】

［第５実施形態］
本実施形態の電気機器１００Ｅは、図１０に示されており、建物や乗り物の床構造７１に組み込まれている。具体的には、この床構造７１は、土台７２の上に床パネル７３が敷かれた構造となっていて、土台７２と床パネル７３の間には、複数の緩衝材７８が敷き詰められている。床パネル７３に荷重がかかると、緩衝材７８が弾性変形する。そして、複数の緩衝材７８の１つ又は一部複数が、弾性体２０になっていて、その弾性体２０を囲むように電磁誘導コイル１２が備えられている。また、電気機器１００Ｅは、第２実施形態と同様の整流部と無線モジュールとを回路ケース３３に収容して備える。

【0052】

［他の実施形態］
（１）上記実施形態において、電磁誘導装置１００Ａは、電磁誘導コイル１２を有していなくてもよく、弾性体２０の変形に伴う磁束密度の変化によって誘導電流が流れる回路を備えていればよい。

【0053】

（２）弾性体２０の溝２２Ｋが、上記実施形態では、弾性体２０の外周面の周方向全体に延びた環状のものであったが、弾性体２０の外周面の周方向の一部にのみ延びるものであってもよい。この場合、溝２２Ｋは、弾性体２０の中心軸Ｊ方向で複数位置に設けられていてもよいし、弾性体２０の周方向に並んで複数設けられていてもよい。

【0054】

（３）上記実施形態では、溝２２Ｋが、弾性体２０のうち中心軸Ｊ方向の中央部に配置されていたが、該中央部からずれた位置にのみ設けられていてもよい。

【0055】

（４）電磁誘導装置１０において、弾性体２０は、電磁誘導コイル１２の径方向で電磁誘導コイル１２の内側に配置されていればよく、電磁誘導コイル１２の軸方方向では電磁誘導コイル１２の外側に配置されていてもよい。この場合、例えば、弾性体２０を、自然長の状態では電磁誘導コイル１２内に一部が収まり、圧縮されたときには電磁誘導コイル１２の全体が外側にはみ出るように配置してもよい。

【0056】

（５）上記実施形態では、弾性体２０の磁化方向が、電磁誘導コイル１２の軸方向と同じであったが、電磁誘導コイル１２の軸方向に対して傾斜していてもよい。また、弾性体２０の磁化方向が、中心軸Ｊ方向でなくてもよい。

【0057】

（６）上記実施形態では、電磁誘導コイル１２(回路)に誘導電流を発生させる弾性体２０の弾性変形が、圧縮であったが、伸長であってもよいし、ねじりであってもよいし、曲げであってもよい。

【0058】

（７）上記実施形態では、弾性体２０の原料のイソシアネートとして１，５－ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）を用いたが、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を用いてもよい。

【0059】

（８）上記実施形態では、検出装置が、電磁誘導コイル１２（回路）に生じた誘導起電力（誘導電流）に基づいて検出を行う構成であったが、磁気センサーによって弾性体２０の磁束密度の変化を検出する構成であってもよい。磁気センサーとしては、例えば、ホール素子、ＴＭＲ素子（トンネル磁気抵抗効果素子）、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）、ＡＭＲ素子（異方性磁気抵抗効果素子）等が挙げられる。

【0060】

［確認実験］
溝２２Ｋの数が異なる弾性体２０について、弾性変形による電磁誘導コイル１２への誘導電流の発生を確認すると共に、圧縮時の弾性体２０の膨らみを確認した。誘導電流の代用値として電磁誘導コイル１２に発生する誘導起電力を確認した。

【0061】

１．電磁誘導装置の構成
電磁誘導コイル１２としては、銅線からなり、コイルの巻き径（内径）が３６ｍｍ（３６Φ）、軸長が７０ｍｍ、線径が０．５ｍｍ、巻き数が１３９５回、抵抗が１３Ωであるものを用いた。また、弾性体２０としては、ポリウレタンの発泡エラストマー２１にネオジム系磁性粉体（粒子径５μｍ）を分散させたものを用いた。弾性体２０は、円筒状であり、その外径は６０ｍｍ、内径は１７ｍｍ、軸長は６０ｍｍである。弾性体２０の着磁は、自然長状態で行い、その着磁条件は、４テスラで1秒間とした。そして、本実験では、弾性体２０を電磁誘導コイル１２と同軸に配置すると共に、弾性体２０を、自然長状態で電磁誘導コイル１２との中心位置が一致するように配置した。弾性体２０は、電磁誘導コイル１２内に全体が収まっており、中心軸Ｊ方向が上下方向となるように配置され、中心軸Ｊ方向の一端側から（下方から）圧縮することで弾性体２０を弾性変形させた。

【0062】

２．各実験例の弾性体の詳細
（１）弾性体２０の溝２２Ｋ
弾性体２０の溝２２Ｋは、弾性体２０の外周面の周方向全体に延びる環状をなす三角溝である（溝深さは２．５ｍｍであり、溝の開口幅は５ｍｍである）。図１３（Ａ）に示すように、弾性体２０の各試験サンプルの溝２２Ｋの数は、０個（溝２２Ｋ無し。比較例１）、１個（実施例１）、３個（実施例２）、５個（実施例３）、７個（実施例４）、９個（実施例５）とした（１個、５個の例が、それぞれ図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示されている）。溝２２Ｋは、溝２２Ｋにより弾性体２０が中心軸Ｊ方向で等分される位置に形成した。従って、弾性体２０に溝２２Ｋが奇数個ある場合には、溝２２Ｋは、弾性体２０の中心軸Ｊ方向の中央部には少なくとも配置されることになる。

【0063】

（２）弾性体２０の配合
弾性体２０の原料の詳細は、以下の通りである。
＜第１液＞
ポリオール；ポリエステルポリオール（分子量：２０００、官能基数：２、水酸基価：５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、品名：「ポリライト ＯＤ－Ｘ－１０２」、ＤＩＣ社製
イソシアネート；１，５－ナフタレンジイソシアネート（ＮＣＯ％：４０％、品名：「コスモネートＮＤ」、三井化学株式会社製）
ネオジム系磁性粉体；ＭＱＦＰ（５μｍ）、マグネクエンチ社製
＜第２液＞
触媒；アミン触媒、品名：「Ａｄｄｏｃａｔ ＰＰ」、ラインケミージャパン社製
発泡剤； ヒマシ油と水を含む混合液、品番：「アドベードＳＶ」（ヒマシ油と水の重量比５０：５０）、ラインケミージャパン社製

【0064】

発泡エラストマー２１の発泡倍率は２．５倍、発泡エラストマー２１に対するネオジム系磁性粉体の質量比率は５０ｗｔ％、ネオジム系磁性粉体の体積比率は３Ｖｏｌ％である。

【0065】

３．試験方法
＜発泡エラストマーの密度、発泡倍率＞
発泡エラストマー２１の発泡倍率は、ネオジム系磁性粉体を含まない第１液と第２液とから、上記形状の弾性体２０の試験サンプルを作製し、ＪＩＳ Ｋ６２６８：１９９８に基づき密度を測定し、この密度から発泡倍率を計算した。

【0066】

＜ネオジム系磁性粉体の質量比率、体積比率＞
ネオジム系磁性粉体の質量比率は、第１液の質量に対するネオジム系磁性粉体の質量を、秤を用いて測定することで求めた。ネオジム系磁性粉体の体積比率は、ネオジム系磁性粉体の質量比率、ネオジム系磁性粉体の密度、発泡エラストマー２１の密度から、以下の式を用いて算出した。ここで、ネオジム系磁性粉体の密度は、７．６ｇ/ｃｍ^３とした。
ネオジム系磁性粉体の体積比率（％）＝（ネオジム系磁性粉体の質量比率×発泡エラストマーの密度）／（ネオジム系磁性粉体の密度）

【0067】

＜誘導起電力＞
誘導起電力は、図１１に示す試験装置４０により、電磁誘導コイル１２の軸方向で圧縮と復元を繰り返すように弾性体２０を振動変形させて、電磁誘導コイル１２の両端間の電圧を測定して評価した。具体的には、振幅は±５ｍｍであり、周波数は１０Ｈｚである。なお、この振動試験の最初に１０ｍｍの初期圧縮を弾性体２０の各試験サンプルに行った。溝２２Ｋの数が同じである同種の弾性体２０を、３個ずつ測定し、平均値を求めた。

【0068】

試験装置４０の詳細は、以下のようになっている。試験装置４０は、電磁誘導コイル１２の内側で、弾性体２０を電磁誘導コイル１２の軸方向で挟むピストン４１と固定部材４２とを有する。ピストン４１は、駆動源４３からの動力を受けて電磁誘導コイル１２の軸方向に振動し、弾性体２０を振動変形させる。固定部材４２とピストン４１の間隔は、ピストン４１が振動のストロークにおいて最も固定部材４２から遠ざかったときに、弾性体２０の自然長と同じになるように設定されている。即ち、本実験では、固定部材４２とピストン４１が、弾性体２０に常に接する。

【0069】

また、電磁誘導コイル１２の両端は、オシロスコープ４４に接続され、オシロスコープ４４には、電磁誘導コイル１２に発生した誘導起電力が表示される。さらに、試験装置４０には、ピストン４１の振動を検出するためのレーザー変位計４５が設けられている。レーザー変位計４５からは、ピストン４１の振幅や周波数等に関する信号がアンプユニット４６を介してオシロスコープ４４に出力され、オシロスコープ４４でピストン４１の振動の振幅や周波数を確認できるようになっている。

【0070】

＜圧縮時の弾性体の径方向の膨らみ＞
圧縮時の弾性体２０の径方向の膨らみを、溝２２Ｋの数を異ならせて測定し、評価した。具体的には、弾性体２０のうち、２０％圧縮時（軸長が自然長の８０％になるまで圧縮したとき）に最も径方向に膨らんだ部分の膨らみを測定し、弾性体の自然長状態の軸長（上述のように６０ｍｍ）に対するその膨らみの比を、横膨れ率［％］として評価した。

【0071】

４．試験結果
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、弾性体２０の溝２２Ｋの個数が増えると、誘導起電力も向上することがわかった（図１３（Ｂ）に破線で示す近似直線の傾きが正になっている）。これは、溝２２Ｋの個数が多い程、弾性体２０を中心軸Ｊ方向に圧縮させ易くなり、その結果、圧縮のストロークが大きくなり、誘導起電力も大きくなるためと考えられる。なお、溝２２Ｋの数が７個の弾性体２０では、誘導起電力のばらつきも小さかった（図１３（Ｂ）には、各実施例及び比較例の標準偏差がエラーバーで示されている）。

【0072】

圧縮時の弾性体２０の径方向の膨らみは、溝２２Ｋが無いものよりも、溝２２Ｋがあるものの方が小さくなった。上記膨らみは、溝２２Ｋが３個の場合、特に小さくなり、溝２２Ｋが５個以上の場合、より一層小さくなった。なお、横膨れ率は、８％以下であることが好ましく、４％以下であることがより好ましく、３％以下であることがさらに好ましい。

【0073】

［付記］
以下、上記実施形態及び上記実施例から抽出される特徴群について、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお、以下では、理解の容易のため、上記実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、これら特徴群は、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

【0074】

例えば、以下の特徴群は、弾性体、バウンドストッパ及び電磁誘導装置に関し、「従来から、磁石を移動又は回転させて磁場を変化させる技術が知られている（例えば、登実第３０５１７５８号（図１）参照）。」という背景技術について、「本開示では、従来とは異なる原理で磁場を変化させることが可能な技術を提案する。」という課題をもって想到されたものと考えることができる。

【0075】

また、例えば、以下の特徴群は、弾性体、バウンドストッパ及び電磁誘導装置に関し、「従来から、フェライト磁石は、様々な用途に用いられ、例えば回路に誘導電流を発生させる電磁誘導装置等に用られる（例えば、登実第３０５１７５８号（図１）参照）。」という背景技術について、「しかしながら、フェライト磁石では、脆くて割れ易いため、破損し易いという問題があった。」という課題をもって想到されたものと考えることもできる。また、従来から、新規な弾性体やバウンドストッパ、電磁誘導装置が求められている。

【0076】

［特徴１］
発泡エラストマーと、前記発泡エラストマー内に分散配置されかつ着磁されている磁性粉体と、を備える弾性体であって、
前記弾性体は対称軸（中心軸Ｊ）を有し、
前記弾性体の外表面（弾性体２０の外周面）に、前記対称軸に交差する溝を備える弾性体。

【0077】

本特徴によれば、従来とは異なる原理で磁場を変化させることが可能な技術を提案することができる。また、溝が設けられることで、弾性体の対称軸の方向への圧縮時の膨らみを抑えることが可能となる。

【0078】

［特徴２］
前記溝は、環状をなし、前記弾性体のうち前記対称軸の方向の中央部に少なくとも配置されている特徴１に記載の弾性体。

【0079】

本特徴では、圧縮時の弾性体において最も膨らむ軸方向の中央部に溝が設けられるので、圧縮時の弾性体の膨らみを一層抑制可能となる。

【0080】

［特徴３］
前記溝は、前記対称軸の方向に複数並んでいる特徴１又は２に記載の弾性体。

【0081】

［特徴４］
前記溝は、前記対称軸の方向で３箇所以上に設けられている特徴３に記載の弾性体。

【0082】

［特徴５］
複数の前記溝は、等間隔に配置されている特徴４に記載の弾性体。

【0083】

［特徴６］
前記溝は、三角溝である特徴１から５の何れか１の特徴に記載の弾性体。

【0084】

［特徴７］
特徴１から６の何れか１の特徴に記載の弾性体を備えるバウンドストッパ。

【0085】

［特徴８］
特徴１から６の何れか１の特徴に記載の弾性体を備える電磁誘導装置。

【0086】

［特徴９］
前記回路に前記誘導電流が流れたことを検出する検出部を備える特徴８に記載の電磁誘導装置。

【0087】

［特徴１０］
発泡エラストマーと、前記発泡エラストマー内に分散配置されかつ着磁されている磁性粉体と、を備える弾性体であって、
前記弾性体の中心軸周りに延びる溝を外周面に備える弾性体。

【0088】

［特徴１１］
着磁された磁性粉体を含み、第１方向に力を受けて弾性変形することで磁束密度が変化して回路に誘導電流を発生させる弾性体の製造方法であって、
着磁前の前記磁性粉体が分散配置された発泡エラストマーを金型内で発泡成形してから、前記第１方向に延びる軸周りの溝を、前記発泡エラストマーの外周面に形成する弾性体の製造方法。

【0089】

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

【符号の説明】

【0090】

１２ 電磁誘導コイル
２０ 弾性体
２２Ｋ 溝
１００Ａ 電磁誘導装置

【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】