特許 7361300 発電装置及び送信装置

(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】

(24)【登録日】2023-10-05

(45)【発行日】2023-10-16

(54)【発明の名称】発電装置及び送信装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/18 20060101AFI20231006BHJP

   H10N 30/30 20230101ALI20231006BHJP

【ＦＩ】

H02N2/18

H10N30/30

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019176057

(22)【出願日】2019-09-26

(65)【公開番号】P2021057928

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-04-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(73)【特許権者】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(73)【特許権者】

【識別番号】517132810

【氏名又は名称】地方独立行政法人大阪産業技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】巳波 敏生

(72)【発明者】

【氏名】上野 雄也

(72)【発明者】

【氏名】深江 唯正

(72)【発明者】

【氏名】吉村 武

(72)【発明者】

【氏名】村上 修一

【審査官】稲葉 礼子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０２２３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１４１４１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２７９０５４７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ ２／１８

Ｈ１０Ｎ ３０／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１弾性体及び第２弾性体と、
前記第１弾性体の第１部位及び前記第２弾性体の第１部位を、交流が流れる導線に対して変位可能に固定する固定部と、
前記第１弾性体の第２部位に設けられた第１永久磁石と、
前記第２弾性体の第２部位に設けられた第２永久磁石と、
導線の周囲に形成される交流磁場によって前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石が振動した場合、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換部と
を備え、
前記第１永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向は、導線の周方向であり、
前記第２永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向は、前記第１永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向と逆向きであり、
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、
前記第１永久磁石の振動によって前記固定部に生じる反力と、前記第２永久磁石の振動によって前記固定部に生じる反力とが互いに相殺されるよう、導線を挟んで互いに反対側の位置に設けられている
発電装置。

【請求項2】

第１弾性体及び第２弾性体と、
前記第１弾性体の第１部位及び前記第２弾性体の第１部位を、交流が流れる導線に対して変位可能に固定する固定部と、
前記第１弾性体の第２部位に設けられた第１永久磁石と、
前記第２弾性体の第２部位に設けられた第２永久磁石と、
導線の周囲に形成される交流磁場によって前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石が振動した場合、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換部と
を備え、
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は導線を囲繞する円環状をなし、
前記第１永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向は、導線の径方向であり、
前記第２永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向は、前記第１永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向と逆向きであり、
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、
前記第１永久磁石の振動によって前記固定部に生じる反力と、前記第２永久磁石の振動によって前記固定部に生じる反力とが互いに相殺されるよう、前記固定部を挟んで互いに反対側の位置に設けられている
発電装置。

【請求項3】

前記第１永久磁石及び前記第１弾性体の共振周波数は、前記第２永久磁石及び前記第２弾性体の共振周波数と略同一である
請求項１又は請求項２に記載の発電装置。

【請求項4】

前記第１弾性体及び前記第２弾性体はカンチレバーであり、
前記変換部は前記カンチレバーに設けられた圧電部材である
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発電装置。

【請求項5】

第１弾性体、第２弾性体、第３弾性体及び第４弾性体と、
前記第１弾性体、前記第２弾性体、前記第３弾性体及び前記第４弾性体の第１部位を、交流が流れる導線に対して変位可能に固定する固定部と、
前記第１弾性体の第２部位に設けられた第１永久磁石と、
前記第２弾性体の第２部位に設けられた第２永久磁石と、
前記第３弾性体の第２部位に設けられた第３永久磁石と、
前記第４弾性体の第２部位に設けられた第４永久磁石と、
導線の周囲に形成される交流磁場によって前記第１永久磁石、前記第２永久磁石、前記第３永久磁石及び前記第４永久磁石が振動した場合、前記第１永久磁石、前記第２永久磁石、前記第３永久磁石及び前記第４永久磁石の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換部と
を備え、
前記第１永久磁石、前記第２永久磁石、前記第３永久磁石及び前記第４永久磁石は、
前記第１永久磁石、前記第２永久磁石、前記第３永久磁石及び前記第４永久磁石の振動によって前記固定部に生じる反力が互いに相殺される位置及び姿勢で設けられている
発電装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発電装置と、
信号を送信する送信部と
を備え、
前記送信部は、
前記発電装置から出力される電圧にて駆動する送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流磁場を永久磁石の運動エネルギーに変換し、当該運動エネルギーを電力に変換する発電装置及び該発電装置を備えた送信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、導線の周囲に生じる交流磁場のエネルギーを用いて発電する発電装置が開示されている。特許文献１に係る発電装置は、圧電部材を有する弾性体と、弾性体の一端部を、交流が流れる導線に対して変位可能に固定する固定部と、弾性体の他端部に設けられた永久磁石と、圧電部材に発生した電圧を出力する出力部とを備える。このように構成された発電装置は、導線の周囲に形成される交流磁場の周波数が十Ｈｚオーダの低周波数であっても、当該交流磁場のエネルギーを永久磁石の運動エネルギーに変換し、当該運動エネルギーを圧電部材によって電力に変換することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－２２３６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、永久磁石の振動により弾性体を支持する固定部も振動してしまい、発電効率が落ちるという問題があった。永久磁石の振動を弾性体の圧電部材に与えて発電する方式では、固定部が完全に静止している時、すべての振動エネルギーが圧電部材に伝わり発電力が最大となる。ところが、固定部が配電線のような不安定な物に取り付けられている場合、弾性体を通じて伝わる振動により固定部も振動してしまい、最大の発電力が得られなくなる。

【0005】

本発明の目的は、配電線等の不安定な箇所に取り付けられた場合であっても、永久磁石の振動エネルギーが固定部から周囲へ散逸することを防ぎ、交流磁場のエネルギーを効率的に電力に変換することができる発電装置及び送信装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る発電装置は、第１弾性体及び第２弾性体と、前記第１弾性体の第１部位及び前記第２弾性体の第１部位を、交流が流れる導線に対して変位可能に固定する固定部と、前記第１弾性体の第２部位に設けられた第１永久磁石と、前記第２弾性体の第２部位に設けられた第２永久磁石と、導線の周囲に形成される交流磁場によって前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石が振動した場合、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換部とを備え、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、前記第１永久磁石の振動によって前記固定部に生じる反力と、前記第２永久磁石の振動によって前記固定部に生じる反力とが互いに相殺される位置及び姿勢で設けられている。

【0007】

本発明にあっては、第１永久磁石及び第２永久磁石は、導線の周囲に形成される交流磁場によって振動する。変換部は、第１永久磁石及び第２永久磁石の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する。本発明に係る発電装置は、交流磁場の周波数が十Ｈｚオーダの低周波数であっても、当該交流磁場をエネルギー源として発電することが可能である。
また、第１永久磁石及び第２永久磁石の振動が固定部に伝わり、当該固定部が振動してしまうことを防止するために、本発明に係る発電装置は、１対の永久磁石、即ち第１永久磁石と、第２永久磁石とを備える。また、第１永久磁石の振動により固定部に生ずる反力と、第２永久磁石の振動により固定部に生ずる反力が相殺し、固定部の重心が移動しないように構成されている。
従って、第１及び第２永久磁石の振動エネルギーが固定部から周囲へ散逸することを防ぐことができ、変換部は当該振動エネルギーを無駄なく電力に変換することができる。よって、本発明に係る発電装置は、交流磁場のエネルギーを効率的に電力に変換することができる。

【0008】

本発明に係る発電装置は、前記第１永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向は、導線の周方向であり、前記第２永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向は、前記第１永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向と逆向きであり、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、導線を挟んで互いに反対側の位置に設けられている。

【0009】

本発明にあっては、第１及び第２永久磁石は導線を挟んで互いに反対側に位置する。第１及び第２永久磁石は導線の径方向に振動し、振動方向は逆向きである。
従って、第１及び第２永久磁石の振動により固定部に生ずる反力は相殺し、固定部の重心は移動しない。

【0010】

本発明に係る発電装置は、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は導線を囲繞する円環状をなし、前記第１永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向は、導線の径方向であり、前記第２永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向は、前記第１永久磁石を構成するＮ極及びＳ極の配列方向と逆向きであり、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、前記固定部を挟んで互いに反対側の位置に設けられている。

【0011】

本発明にあっては、第１及び第２永久磁石は固定部を挟んで互いに反対側に位置する。第１及び第２永久磁石は導線の周方向に振動し、振動方向は逆向きである。
従って、第１及び第２永久磁石の振動により固定部に生ずる反力は相殺し、固定部の重心は移動しない。

【0012】

本発明に係る発電装置は、前記第１永久磁石及び前記第１弾性体の共振周波数は、前記第２永久磁石及び前記第２弾性体の共振周波数と略同一である。

【0013】

本発明にあっては、第１及び第２永久磁石は略同一の共振周波数を有しているため、第１及び第２永久磁石の振動の大きさをバランスさせることができる。
従って、第１及び第２永久磁石の振動により固定部に生ずる反力を確実に相殺することができる。

【0014】

本発明に係る発電装置は、前記第１弾性体及び前記第２弾性体はカンチレバーであり、前記変換部は前記カンチレバーに設けられた圧電部材である。

【0015】

本発明にあっては、圧電部材によって、第１及び第２永久磁石の振動エネルギーを電力に変換することができる。第１及び第２カンチレバーの自由端に第１及び第２永久磁石を設ける簡単な構成で、交流磁場を用いた発電が可能である。

【0016】

本発明に係る発電装置は、第１弾性体、第２弾性体、第３弾性体及び第４弾性体と、前記第１弾性体、前記第２弾性体、前記第３弾性体及び前記第４弾性体の第１部位を、交流が流れる導線に対して変位可能に固定する固定部と、前記第１弾性体の第２部位に設けられた第１永久磁石と、前記第２弾性体の第２部位に設けられた第２永久磁石と、前記第３弾性体の第２部位に設けられた第３永久磁石と、前記第４弾性体の第２部位に設けられた第４永久磁石と、導線の周囲に形成される交流磁場によって前記第１永久磁石、前記第２永久磁石、前記第３永久磁石及び前記第４永久磁石が振動した場合、前記第１永久磁石、前記第２永久磁石、前記第３永久磁石及び前記第４永久磁石の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換部とを備え、前記第１永久磁石、前記第２永久磁石、前記第３永久磁石及び前記第４永久磁石は、前記第１永久磁石、前記第２永久磁石、前記第３永久磁石及び前記第４永久磁石の振動によって前記固定部に生じる反力が互いに相殺される位置及び姿勢で設けられている。

【0017】

本発明にあっては、第１乃至第４永久磁石の振動エネルギーが固定部から周囲へ散逸することを防ぐことができ、変換部は当該振動エネルギーを無駄なく電力に変換することができる。よって、本発明に係る発電装置は、交流磁場のエネルギーを効率的に電力に変換することができる。

【0018】

本発明に係る送信装置は、上述のいずれか一つの発電装置と、信号を送信する送信部とを備え、前記送信部は、前記発電装置から出力される電圧にて駆動する。

【0019】

本発明にあっては、発電装置が発電した電力を用いて送信部を駆動することができる。従って、電源を用意することができない環境であっても、送信部から信号を送信させることが可能である。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、配電線等の不安定な箇所に取り付けられた場合であっても、永久磁石の振動エネルギーが固定部から周囲へ散逸することを防ぎ、交流磁場のエネルギーを効率的に電力に変換することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態１に係る発電装置の斜視図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る発電装置の動作説明図である。

【図3】比較例に係る発電装置の動作説明図である。

【図4】本発明の実施形態２に係る発電装置の斜視図である。

【図5】本発明の実施形態２に係る発電装置の動作説明図である。

【図6】本発明の実施形態３に係る発電装置の動作説明図である。

【図7】本発明の実施形態３に係る発電装置の動作説明図である。

【図8】本実施形態４に係る電流検出装置を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る発電装置１００の斜視図である。本発明の実施形態１に係る発電装置１００は、圧電部材１１ｃを有する弾性体としての第１カンチレバー１１と、圧電部材１２ｃを有する弾性体としての第２カンチレバー１２と、第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２の固定端１１ａ，１２ａ（第１部位）を、十Ｈｚオーダの低周波数の交流が流れる導線Ｗに対して変位可能に固定する固定部２と、第１カンチレバー１１の自由端１１ｂ（第２部位）に設けられた第１永久磁石３１と、第２カンチレバー１２の自由端１２ｂ（第２部位）に設けられた第２永久磁石３２と、第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２の圧電部材１１ｃ，１２ｃに発生した電圧を出力する出力部４とを備える。本実施形態１においては、導線Ｗは、電流を通ずることが可能な断面略円形の材料で形成された線状の部材であり、導線Ｗは５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの系統電源に接続されているものとする。発電装置１００は、導線Ｗの周囲に形成される交流磁場を第１及び第２永久磁石３１，３２の運動エネルギーに変換し、第１及び第２永久磁石３１，３２の運動エネルギーを圧電部材１１ｃ，１２ｃによって電力に変換することによって、発電するものである。
なお、上記導線Ｗの構成は一例であり、第１及び第２永久磁石３１，３２を振動させる交流磁場を形成可能な電流が流れる構成であれば、その形状は特に限定されるものでは無く、レール状の導通部材、バスバー、角柱状の導体、長手方向を有する板状の導体であっても良い。また、導線Ｗは、部分的に方形板状のような非線状部分を有していても良く、全体として所定方向に交流電流が流れるような形状であれば良い。当該非線状部分に発電装置１００を固定する構成も本願発明に含まれる。更に、導線Ｗは、必ずしも直線状である必要は無く、部分的に湾曲していても良い。更にまた、導線Ｗは特定の用途のものに限定されるものでは無く、アース線であっても良い。以下、本実施形態１では、導線Ｗが直線状の部材であるものとして説明する。

【0023】

第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２は、例えばバイモルフ型圧電素子を用いてなる発電部材である。第１及び第２カンチレバー１１，１２は同様の構成であるため、ここでは第１カンチレバー１１の構成を説明し、第２カンチレバー１２の説明を省略する。第１カンチレバー１１は、外力によって弾性変形が可能な導電部材からなる長板部と、厚み方向に分極した２枚の板状ないしシート状の圧電部材１１ｃとを備え、２枚の圧電部材１１ｃが長板部を挟み込むように当該長板部の両面に貼り合わされている。圧電部材１１ｃの長手方向の長さは、長板部の固定部２からの突出部分の長さの２／３程度で十分である。また、２枚の圧電部材１１ｃには、それぞれシート状の電極が設けられている。長板部を構成する部材は、例えばステンレス等の金属である。圧電部材１１ｃは、例えば圧電セラミックスである。長板部の長手方向一端部は固定部２に固定される固定端１１ａであり、長板部の長手方向他端部は外力によって変位可能な自由端１１ｂである。自由端１１ｂが変位した場合、２枚の圧電部材１１ｃはそれぞれ伸張及び伸縮し、電極及び長板部間に電圧が発生する。
なお、ここではバイモルフ型圧電素子を説明したが、片面のみに圧電部材１１ｃを張り付けたユニモルフ構造であっても良い。圧電部材１１ｃは、導線Ｗの周囲に形成される交流磁場によって振動する第１永久磁石３１の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換部の一例である。

【0024】

固定部２は、第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２の固定端１１ａ，１２ａを導線Ｗに対して固定する部材である。固定部２は、例えば、略直方体形状をなし、導線Ｗが挿通する貫通孔を有する。貫通孔は、中心部を貫通する正面視円形状である。貫通孔が形成された固定部２の一面側の一辺部に第１カンチレバー１１の固定端１１ａが固定され、第１カンチレバー１１を保持している。固定部２の一面側において前記一辺部に対向する他辺部に第２カンチレバー１２の固定端１２ａが固定され、第２カンチレバー１２を保持している。より詳細には、固定部２は、第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２の自由端１１ｂ，１２ｂが、導線Ｗの径方向に変位又は振動するように、第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２を保持している。

【0025】

第１永久磁石３１は、矩形板状をなし、Ｎ極３１ａ及びＳ極３１ｂの配列方向が導線Ｗの周方向を向く姿勢で第１カンチレバー１１の自由端１１ｂに接着固定されている。また、第２永久磁石３２は、矩形板状をなし、Ｎ極３２ａ及びＳ極３２ｂの配列方向が第１永久磁石３１を構成するＮ極３１ａ及びＳ極３１ｂの配列方向と逆方向を向く姿勢で第２カンチレバー１２の自由端１２ｂに接着固定されている。
第１及び第２カンチレバー１１，１２に設けられた第１及び第２永久磁石３１，３２の共振周波数は、導線Ｗの周囲に形成される交流磁場の周波数に略一致するように構成されている。当該共振周波数は、言うまでも無く、第１カンチレバー１１及び第１永久磁石３１を含む振動部分の共振周波数、第２カンチレバー１２及び第２永久磁石３２を含む振動部分の共振周波数である。以下、第１永久磁石３１の共振周波数、第２永久磁石３２の共振周波数は、上記の意味での共振周波数であるものとする。例えば、交流磁場の周波数が５０Ｈｚである場合、第１及び第２永久磁石３１，３２の共振周波数を５０Ｈｚとし、交流磁場の周波数が６０Ｈｚである場合、第１及び第２永久磁石３１，３２の共振周波数を６０Ｈｚとする。なお、共振周波数が交流磁場の周波数に略一致するとは、所要の電力が得られる範囲で、共振周波数を交流磁場の周波数からずれた構成も本実施形態１に係る発電装置１００に含まれることを意味する。

【0026】

第１及び第２永久磁石３１，３２は、少なくとも振動中心位置で各部が同一方向の磁気力を受ける寸法を有する。好ましくは、第１及び第２永久磁石３１，３２は、任意の振動位置で各部が同一方向の磁気力を受ける寸法を有する。

【0027】

また、第１カンチレバー１１及び第１永久磁石３１の共振周波数は、第２カンチレバー１２及び第２永久磁石３２の共振周波数と略同一である。好ましくは、第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２の寸法、形状、弾性係数が略同一であり、第１永久磁石３１及び第２永久磁石３２の寸法形状が略同一である。また、固定部２に対する第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２の取り付け位置及び姿勢は、導線Ｗの中心線を通る平面に関して対称的である構成が好ましい。

【0028】

出力部４は、第１カンチレバー１１及び第２カンチレバー１２の電極と、長板部とに接続されており、第１及び第２永久磁石３１，３２の振動により伸縮した圧電部材１１ｃに発生した電圧を出力する回路である。出力部４は、例えば、整流回路及びＤＣ－ＤＣコンバータを備える。整流回路は、例えばダイオードブリッジ回路である。整流回路の入力端子は圧電部材１１ｃ，１２ｃ及び長板部に接続されており、整流回路の出力端子にはＤＣ－ＤＣコンバータの入力端子に接続されている。圧電部材１１ｃ，１２ｃに発生した交流は整流回路で全波整流され、ＤＣ－ＤＣコンバータにて所定電圧に変換される。ＤＣ－ＤＣコンバータにて所定電圧に変換された直流の電圧は、外部の負荷Ｒに印加される。

【0029】

図２は本発明の実施形態１に係る発電装置１００の動作説明図、図３は比較例に係る発電装置１０の動作説明図である。本実施形態１に係る発電装置１００の効果を示すために、比較例に係る発電装置１０を図３に示している。比較例に係る発電装置１０は、本実施形態１に係る発電装置１００と同様の第１カンチレバー１１及び第１永久磁石３１、固定部２及び出力部４を備え、実施形態１に係る発電装置１００の第２カンチレバー１２及び第２永久磁石３２を備えない構成である。

【0030】

交流が流れる配電線等の導線Ｗに発電装置１０を取り付けると、図３に示すように交流磁場により第１永久磁石３１が振動を始める。しかし、比較例に係る発電装置１０の場合、図３中、波線矢印で示すように、第１永久磁石３１及び第１カンチレバー１１の振動が固定部２に伝わる。当該振動によって固定部２に生ずる反作用により、固定部２も振動してしまう。固定部２が振動すると、第１永久磁石３１の振動エネルギーの一部が周囲に散逸し、失われてしまう。

【0031】

かかる問題を解決するために、本実施形態１に係る発電装置１００は、第１カンチレバー１１及び第１永久磁石３１と対をなす、第２カンチレバー１２及び第２永久磁石３２を備える。本実施形態１に係る発電装置１００によれば、図２に示すように、第１永久磁石３１及び第２永久磁石３２は、導線Ｗの径方向逆向きに振動する。第１永久磁石３１の振動によって固定部２に生ずる反力と、第２永久磁石３２の振動によって固定部２に生ずる反力とは相殺し、固定部２の重心が移動したり、固定部２を回転させたりする力は働かない。従って、固定部２は振動せず、第１永久磁石３１及び第２永久磁石３２の振動エネルギーが周囲に散逸することはなく、圧電部材１１ｃ，１２ｃによって無駄なく電力に変換される。

【0032】

以上の通り、本実施形態１に係る発電装置１００によれば、配電線等の不安定な箇所に取り付けられた場合であっても、第１永久磁石３１及び第２永久磁石３２の振動エネルギーが固定部２から周囲へ散逸することを防ぎ、交流磁場のエネルギーを効率的に電力に変換することができる。

【0033】

また、第１及び第２永久磁石３１，３２は略同一の共振周波数を有しているため、第１及び第２永久磁石３１，３２は安定的に略同一の周期で逆向きに振動する。従って、第１及び第２永久磁石３１，３２の振動により固定部２に生ずる反力を確実に相殺することができ、効率的に発電することができる。

【0034】

なお、本実施形態１においては、固定部２の一対の第１及び第２カンチレバー１１，１２並びに第１及び第２永久磁石３１，３２を備える例を説明したが、２対以上の第１及び第２カンチレバー並びに第１及び第２永久磁石を備えても良い。具体的には、固定部２の貫通孔を有する一面側（図１中右側の部位）に一対の第１及び第２カンチレバー１１，１２並びに第１及び第２永久磁石３１，３２を設け、固定部２の貫通孔を有する他面側（図１中左側の部位）に他の一対の第１及び第２カンチレバー並びに第１及び第２永久磁石を設けると良い。より固定部２の安定性が高くなる。
また、固定部２の貫通孔を有する一面側（図１中右側の部位）に２対の第１及び第２カンチレバー並びに第１及び第２永久磁石を設けても良い。

【0035】

また、実施形態１では、第１永久磁石３１及び第２永久磁石３２の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する変換部の一例として、圧電部材１１ｃ，１２ｃを説明したが、変換部の具体的構成はこれに限定されるものではない。圧電部材１１ｃ，１２ｃに代えて、エレクトレット発電機を用いても良い。

【0036】

第１永久磁石３１の振動エネルギーを電気エネルギーに変換するエレクトレット発電機は、複数のエレクトレットを有する第１電極基板と、複数の各エレクトレットそれぞれに対向する複数の対向電極を有する導電性の第２電極基板とを備える。エレクトレットは電荷を蓄えた荷電体である。エレクトレットは半永久的に電荷を保持し、電場を形成する。第１電極基板は、複数のエレクトレットが第１永久磁石３１の振動方向に並ぶような姿勢で第１永久磁石３１に固定されている。

【0037】

第２電極基板は、複数の対向電極が複数のエレクトレットそれぞれに対向する姿勢で、導線Ｗに対する位置が変化しないように固定されている。例えば、第２電極基板は固定部２に固定されている。対向電極は導電性の部材であり、静電誘導によって電荷が蓄えられる。

【0038】

導線Ｗの周囲に形成される交流磁場によって第１永久磁石３１は振動する。第１永久磁石３１が振動すると、エレクトレットと、対向電極との相対位置が変化し、電荷が移動する。エレクトレット発電機は、このようにして、第１永久磁石３１の振動エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、電荷の移動によって生じた電圧は出力部４から出力される。

【0039】

第２永久磁石３２にも同様のエレクトレット発電機を設けると良い。
また、変換部として、磁歪素子を有する発電機等、第１及び第２永久磁石３１，３２の振動エネルギーを電気エネルギーに変換可能な公知の発電機を用いても良い。

【0040】

（実施形態２）
実施形態２に係る発電装置は、第１及び第２カンチレバー並びに第１及び第２永久磁石の構成が実施形態１と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0041】

図４は本発明の実施形態２に係る発電装置２００の斜視図である。実施形態２に係る発電装置２００は、導線Ｗに対して同軸的に配された円環状の第１永久磁石２３１を備える。
第１永久磁石２３１は中心線が導線Ｗの中心線と略一致するように、２本の第１カンチレバー２１１、２１１によって固定部２に支持されている。第１カンチレバー２１１、２１１はそれぞれ圧電部材２１１ｃ，２１１ｃを有する。第１永久磁石２３１を構成するＮ極２３１ａ及びＳ極２３１ｂは厚み方向、即ち導線Ｗの径方向に配列している。Ｎ極２３１ａは径方向外側に配され、Ｓ極２３１ｂは径方向内側に配されている。

【0042】

実施形態２に係る発電装置２００は、導線Ｗに対して同軸的に配された、第１永久磁石２３１と同様の円環状の第２永久磁石２３２を更に備える。第２永久磁石２３２は中心線が導線Ｗの中心線と略一致するように、２本の第２カンチレバー２１２、２１２によって固定部２に支持されている。第２永久磁石２３２は固定部２を挟んで第１永久磁石２３１の反対側に配されている。第２カンチレバー２１２、２１２はそれぞれ圧電部材２１２ｃ，２１２ｃを有する。第２永久磁石２３２を構成するＮ極２３２ａ及びＳ極２３２ｂの配列方向は、第１永久磁石２３１を構成するＮ極２３１ａ及びＳ極２３１ｂの配列方向と逆向きである。Ｎ極２３１ａは径方向内側に配され、Ｓ極２３２ｂは径方向内側に配されている。

【0043】

第１及び第２カンチレバー２１１，２１２に設けられた第１及び第２永久磁石２３１，２３２の共振周波数は、導線Ｗの周囲に形成される交流磁場の周波数に略一致するように構成されている。第１カンチレバー２１１，２１１及び第１永久磁石２３１の共振周波数は、第２カンチレバー２１２，２１２及び第２永久磁石２３２の共振周波数と略同一である。好ましくは、第１カンチレバー２１１，２１１及び第２カンチレバー２１２，２１２の寸法、形状、弾性係数が略同一であり、第１永久磁石２３１及び第２永久磁石２３２の寸法形状が略同一である。また、固定部２に対する第１カンチレバー２１１，２１１及び第２カンチレバー２１２，２１２の取り付け位置及び姿勢は、導線Ｗの中心線を通る平面に関して対称的である構成が好ましい。

【0044】

図５は本発明の実施形態２に係る発電装置２００の動作説明図である。本実施形態２に係る発電装置２００によれば、図５に示すように、第１永久磁石２３１及び第２永久磁石２３２は、導線Ｗの周方向逆向きに振動する。第１永久磁石２３１の振動によって固定部２に生ずる反力と、第２永久磁石２３２の振動によって固定部２に生ずる反力とは相殺し、固定部２の重心が移動したり、固定部２を回転させたりする力は働かない。従って、固定部２は振動せず、第１永久磁石２３１及び第２永久磁石２３２の振動エネルギーが周囲に散逸することはなく、圧電部材２１１ｃ，２１２ｃによって無駄なく電力に変換される。

【0045】

以上の通り、本実施形態２に係る発電装置２００によれば、配電線等の不安定な箇所に取り付けられた場合であっても、第１永久磁石２３１及び第２永久磁石２３２の振動エネルギーが固定部２から周囲へ散逸することを防ぎ、交流磁場のエネルギーを効率的に電力に変換することができる。

【0046】

（実施形態３）
実施形態３に係る発電装置は、カンチレバー及び永久磁石の構成が実施形態１と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0047】

図６は本発明の実施形態３に係る発電装置３００の斜視図である。実施形態３に係る発電装置３００は、第１カンチレバー３１１と、第２カンチレバー３１２と、第３カンチレバー３１３と、第４カンチレバー３１４と、固定部２とを備える。固定部２は、導線Ｗが挿通する貫通孔を有する。なお、固定部２は導線Ｗの貫通方向に直交する面に関して略対称形である。固定部２は例えば、例えば略直方体形状である。

【0048】

第１乃至第４カンチレバー３１１、３１２、３１３、３１４は長板状の弾性体であり、それぞれ圧電部材３１１ｃ、３１２ｃ、３１３ｃ、３１４ｃを有する。第１乃至第４カンチレバー３１１、３１２、３１３、３１４の形状、材質等の構成は互いに略同一である。

【0049】

貫通孔が形成された第１面部２ａの第１角部分には第１カンチレバー３１１の固定端３１１ａが固定され、導線Ｗの非径方向に変位するように第１カンチレバー３１１を保持している。詳細には、固定部２は、第１カンチレバー３１１の自由端３１１ｂが導線Ｗの周方向に変位又は振動するように、第１カンチレバー３１１を保持している。当該周方向は、導線Ｗの径方向と、導線Ｗの長手方向にそれぞれ直交する方向を意味する。

【0050】

導線Ｗの中心線に関し、第１角部分に対して点対称となる第２角部分には第２カンチレバー３１２の固定端３１２ａが固定され、導線Ｗの非径方向に変位するように第２カンチレバー３２２を保持している。詳細には、固定部２は、第２カンチレバー３１２の自由端３１２ｂが、第１カンチレバー３１１の自由端３１１ｂと略平行な方向に変位又は振動するように、第２カンチレバー３１２を保持している。

【0051】

貫通孔が形成された第２面部２ｂには、第１カンチレバー３１１及び第２カンチレバー３１２と同じような位置関係で、第３カンチレバー３１３及び第４カンチレバー３１４が設けられている。第２面部２ｂは、第１面部２ａに対して略平行な面である。第１面部２ａ側を見たときの第１カンチレバー３１１及び第２カンチレバー３１２と、第２面部２ｂ側を見たときの第３カンチレバー３１３及び第４カンチレバー３１４とが同じ位置関係になる構成が好ましい。

【0052】

貫通孔が形成された第２面部２ｂの第１角部分には第３カンチレバー３１３の固定端３１３ａが固定され、導線Ｗの非径方向に変位するように第３カンチレバー３１３を保持している。詳細には、固定部２は、第３カンチレバー３１３の自由端３１３ｂが導線Ｗの周方向に変位又は振動するように、第３カンチレバー３１３を保持している。

【0053】

導線Ｗの中心線に関し、第１角部分に対して点対称となる第２角部分には第４カンチレバー３１４の固定端３１４ａが固定され、導線Ｗの非径方向に変位するように第４カンチレバー３１４を保持している。詳細には、固定部２は、第４カンチレバー３１４の自由端３１４ｂが、第３カンチレバー３１３の自由端３１３ｂと略平行な方向に変位又は振動するように、第４カンチレバー３１４を保持している。

【0054】

第１乃至第４カンチレバー３１１、３１２、３１３、３１４の自由端３１１ｂ、３１２ｂ、３１３ｂ、３１４ｂにはそれぞれ第１永久磁石３３１、第２永久磁石３３２、第３永久磁石３３３、第４永久磁石３４４が設けられている。

【0055】

第１永久磁石３３１を構成するＮ極３３１ａ及びＳ極３３１ｂは、導線Ｗの径方向に配列している。Ｎ極３３１ａは径方向外側に配され、Ｓ極３３１ｂは径方向内側に配されている。
第２永久磁石３３２を構成するＮ極３３２ａ及びＳ極３３２ｂは、導線Ｗの径方向に配列している。Ｎ極３３２ａは径方向外側に配され、Ｓ極３３２ｂは径方向内側に配されている。
第１永久磁石３３１と、第２永久磁石３３２とは、導線Ｗの中心線に関し点対称となる構成が好ましい。

【0056】

同様に、第３永久磁石３３３を構成するＮ極３３３ａ及びＳ極３３３ｂは、導線Ｗの径方向に配列している。Ｎ極３３３ａは径方向内側に配され、Ｓ極３３３ｂは径方向外側に配されている。
第４永久磁石３３４を構成するＮ極３３４ａ及びＳ極３３４ｂは、導線Ｗの径方向に配列している。Ｎ極３３４ａは径方向内側に配され、Ｓ極３３４ｂは径方向外側に配されている。
第３永久磁石３３３と、第４永久磁石３３４とは、導線Ｗの中心線方向に関し点対称となる構成が好ましい。

【0057】

第１乃至第４カンチレバー３１１、３１２、３１３、３１４の振動により、圧電部材３１１ｃ、３１２ｃ、３１３ｃ、３１４ｃに生じた電力は、実施形態１と同様の出力部４から出力される。

【0058】

図７は本発明の実施形態３に係る発電装置３００の動作説明図である。本実施形態３に係る発電装置３００によれば、図７に示すように、第１永久磁石３３１及び第２永久磁石３３２は、互いに逆向きに変動し、固定部２にはトルクが生ずる。トルクの向きは、導線Ｗの周方向である。同様に、第３永久磁石３３３及び第４永久磁石３３４も互いに逆向きに変動し、固定部２にはトルクが生ずる。当該トルクの向きも、導線Ｗの周方向であり、かつ第１永久磁石３３１及び第２永久磁石３３２の振動によって生ずるトルクの向きと逆方向である。従って、第１乃至第４永久磁石３３１、３３２、３３３、３３４によって固定部２に生ずるトルクは相殺され、固定部２の重心が移動したり、固定部２を回転させたりする力は働かない。従って、固定部２は振動せず、第１乃至第４永久磁石３３１、３３２、３３３、３３４の振動エネルギーが周囲に散逸することはなく、圧電部材３１１ｃ，３１２ｃ、３１３ｃ、３１４ｃによって無駄なく電力に変換される。

【0059】

以上の通り、本実施形態３に係る発電装置３００によれば、配電線等の不安定な箇所に取り付けられた場合であっても、第１乃至第４永久磁石３３１、３３２、３３３、３３４の振動エネルギーが固定部２から周囲へ散逸することを防ぎ、交流磁場のエネルギーを効率的に電力に変換することができる。

【0060】

（実施形態４）
図８は、本実施形態４に係る電流検出装置を示すブロック図である。実施形態４に係る電流検出装置は、導線Ｗに流れる電流を検出する電流センサ４０５と、当該電流センサ４０５にて検出された検出情報を外部へ無線送信する送信装置４０６とを備える。

【0061】

実施形態４に係る送信装置４０６は、実施形態１に係る発電装置１００と、当該発電装置１００が出力する電力にて駆動し、電流センサ４０５によって検出された検出情報に係る信号を無線送信する送信部４６１とを備える。発電装置１００は、導線Ｗの周囲に形成される交流磁場に基づいて発電し、電圧を送信部４６１へ出力し、送信部４６１は、発電装置１００から出力される電圧にて駆動する。

【0062】

実施形態４に係る電流検出装置によれば、発電装置１００が出力する電圧を用いて送信部４６１を駆動することができる。従って、電源を用意することができない環境、例えば、送電線の途中に設けられた電流センサ４０５の側に発電装置１００及び送信部４６１を配し、電流値等の検出情報を外部へ無線送信することができる。

【0063】

なお、実施形態４では、実施形態１に係る発電装置１００を備える例を説明したが、言うまでも無く、実施形態２に係る発電装置２００又は実施形態３に係る発電装置３００を用いて、実施形態４に係る電流検出装置を構成しても良い。
また、第１及び第２永久磁石３１，３２を変位可能に支持する構成として第１及び第２カンチレバー１１，１２を例示したが、振動磁場によって第１及び第２永久磁石３１，３２が移動できる構成であれば、支持機構は特に第１及び第２カンチレバー１１，１２に限定されるものでは無い。

【0064】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0065】

１００、２００発電装置、１１第１カンチレバー、１２第２カンチレバー、１１ａ，１２ａ固定端、１１ｂ，１２ｂ自由端、２固定部、３１第１永久磁石、３２第２永久磁石、４出力部、Ｗ導線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】