特許 7408431 電気機械変換器

(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】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】電気機械変換器

(51)【国際特許分類】

   H02N 1/00 20060101AFI20231225BHJP

   G04C 3/00 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

H02N1/00

G04C3/00 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020021418

(22)【出願日】2020-02-12

(65)【公開番号】P2021129352

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-11-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 俊成

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 顕斉

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 真

【審査官】稲葉 礼子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１８６４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４８－０４１３９９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２００８／０９９７００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０２８９１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ １／００

Ｇ０４Ｃ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状の回転子と、前記回転子に係合された第一回転軸と、を有する回転部材と、
前記回転子の第一面と対向する第一固定子と、
前記回転子の第二面と対向する第二固定子と、
前記第一面および前記第一固定子の一方に配置された第一帯電膜と、前記第一面および前記第一固定子の他方に配置された電極と、を有する第一変換部と、
前記第二面および前記第二固定子の一方に配置された第二帯電膜と、前記第二面および前記第二固定子の他方に配置された電極と、を有する第二変換部と、
を備え、
前記第一変換部および前記第二変換部は、前記第一変換部における静電力と、前記第二変換部における静電力と、の総和により前記回転子に対して軸方向の一方側に向かう力を作用させるように構成されており、
前記第一変換部における静電力と、前記第二変換部における静電力と、の総和により前記回転子に対して作用する軸方向の力は、前記回転部材の自重に応じた軸方向の力よりも大きい
ことを特徴とする電気機械変換器。

【請求項2】

前記第二帯電膜の帯電電圧は、前記第一帯電膜の帯電電圧よりも大きい
請求項１に記載の電気機械変換器。

【請求項3】

前記第二変換部の電極のインピーダンスは、前記第一変換部の電極のインピーダンスよりも小さい
請求項１または２に記載の電気機械変換器。

【請求項4】

前記第二変換部の電極は、有色電極であり、
前記第一変換部の電極は、透明電極である
請求項１から３の何れか１項に記載の電気機械変換器。

【請求項5】

前記第二帯電膜の厚さは、前記第一帯電膜の厚さよりも大きい
請求項１から４の何れか１項に記載の電気機械変換器。

【請求項6】

前記回転部材は、前記回転子に加えて、前記第一回転軸に係合された他の部材を有する
請求項１から５の何れか１項に記載の電気機械変換器。

【請求項7】

前記他の部材は、歯車を含む
請求項６に記載の電気機械変換器。

【請求項8】

前記他の部材は、表示針を含む
請求項６または７に記載の電気機械変換器。

【請求項9】

前記第一回転軸とは別の軸であり、かつ前記回転部材との間で機械的に動力を伝達する第二回転軸と、
前記第二回転軸に係合された回転錘と、
を備え、
前記回転部材は、前記回転錘の回転運動と連動して回転する
請求項１から８の何れか１項に記載の電気機械変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気機械変換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、静電力を用いた発電機構や駆動機構がある。特許文献１には、第１基板と、第１基板に対して相対移動可能に平行に配置された第２基板と、第１基板又は第２基板の一方に設置された第１帯電膜と、第１基板又は第２基板の他方に設置され、第１帯電膜と対向して設置された第１対向電極と、を有する静電誘導型発電器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１８６４２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

静電力を用いて発電や駆動を行なう電気機械変換器において、軸方向における回転子の位置が変化すると、発電効率や駆動効率が変動してしまう。電気機械変換器における効率の変動を抑制できることが望ましい。

【0005】

本発明の目的は、効率の変動を抑制することができる電気機械変換器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の電気機械変換器は、板状の回転子と、前記回転子に係合された第一回転軸と、を有する回転部材と、前記回転子の第一面と対向する第一固定子と、前記回転子の第二面と対向する第二固定子と、前記第一面および前記第一固定子の一方に配置された第一帯電膜と、前記第一面および前記第一固定子の他方に配置された電極と、を有する第一変換部と、前記第二面および前記第二固定子の一方に配置された第二帯電膜と、前記第二面および前記第二固定子の他方に配置された電極と、を有する第二変換部と、を備え、前記第一変換部および前記第二変換部は、前記第一変換部における静電力と、前記第二変換部における静電力と、の総和により前記回転子に対して軸方向の一方側に向かう力を作用させるように構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る電気機械変換器は、第一変換部における静電力と、第二変換部における静電力と、の総和により回転子に対して軸方向の一方側に向かう力を作用させるように構成されている。本発明に係る電気機械変換器によれば、回転子の位置変化による効率の変動を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る時計の正面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る時計の断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る電気機械変換器の断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る第一変換部の概略構成図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る第二変換部の概略構成図である。

【図6】図６は、第１実施形態の回転部材に作用する力を示す断面図である。

【図7】図７は、回転部材の製造工程の一例を示す図である。

【図8】図８は、カエリが形成された回転子に対する帯電処理を示す断面図である。

【図9】図９は、第二変換部の一例を示す概略構成図である。

【図10】図１０は、第二変換部の一例を示す断面図である。

【図11】図１１は、回転子の位置と発電出力との関係を示す図である。

【図12】図１２は、固有周期と相対回転量との関係を示す図である。

【図13】図１３は、第一固定子に向かう静電力の合力を示す断面図である。

【図14】図１４は、静電力の合力および自重による力を示す断面図である。

【図15】図１５は、第２実施形態に係る時計の正面図である。

【図16】図１６は、第２実施形態に係る時計の断面図である。

【図17】図１７は、第２実施形態に係る電気機械変換器の断面図である。

【図18】図１８は、第２実施形態に係る電気機械変換器の概略構成を示す図である。

【図19】図１９は、第２実施形態に係る第一変換部および第二変換部の断面図である。

【図20】図２０は、第２実施形態に係る電気機械変換器の駆動方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施形態に係る電気機械変換器につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0010】

［第１実施形態］
図１から図１４を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、電気機械変換器に関する。図１は、第１実施形態に係る時計の正面図、図２は、第１実施形態に係る時計の断面図、図３は、第１実施形態に係る電気機械変換器の断面図、図４は、第１実施形態に係る第一変換部の概略構成図、図５は、第１実施形態に係る第二変換部の概略構成図、図６は、第１実施形態の回転部材に作用する力を示す断面図、図７は、回転部材の製造工程の一例を示す図、図８は、カエリが形成された回転子に対する帯電処理を示す断面図、図９は、第二変換部の一例を示す概略構成図、図１０は、第二変換部の一例を示す断面図である。

【0011】

図１１は、回転子の位置と発電出力との関係を示す図、図１２は、固有周期と相対回転量との関係を示す図、図１３は、第一固定子に向かう静電力の合力を示す断面図、図１４は、静電力の合力および自重による力を示す断面図である。図２には、図１のII－II断面が示されている。図３、図６、図１０、図１３、および図１４には、図１のIII－III断面が示されている。

【0012】

図１に示すように、第１実施形態に係る時計１は、指針４を有する時計であり、例えば、アナログ電子時計である。図１から図３に示すように、時計１は、外装ケース２と、文字板３と、指針４と、地板７と、受け板９と、電気機械変換器３０と、を有する。電気機械変換器３０は、時計用の変換器であり、典型的には腕時計用の変換器である。電気機械変換器３０は、回転部材５と、第一固定子１１と、第二固定子１２と、第一変換部６と、第二変換部８と、を有する。指針４は、秒針４ａ、分針４ｂ、および時針４ｃを有する。地板７は、回転部材５の回転子５１を視認可能とする窓部７３を有する。

【0013】

図２に示すように、外装ケース２は、ケース本体２１と、裏蓋２２と、を有する。ケース本体２１の形状は、略筒形状である。以下の説明では、ケース本体２１の軸方向を単に「軸方向Ｚ」と称する。ケース本体２１の内部空間は、軸方向Ｚの前面側および背面側のそれぞれに向けて開口している。裏蓋２２は、ケース本体２１における背面側の開口を閉塞する。透明な風防２０は、ケース本体２１における前面側の開口を閉塞している。

【0014】

外装ケース２の内部には、地板７および受け板９が配置されている。地板７は、様々なパーツを組み込む土台、支持板、内装ケーシングなどとして機能する。また、受け板９は、回転体の軸を支えたり、部品を固定・保持したりする機能を有する。地板７および受け板９は、ケース本体２１に対して固定されている。受け板９は、地板７に対して背面側に位置している。文字板３は、地板７に対して前面側に配置されて地板７を覆っている。図３に示すように、文字板３は、地板７の窓部７３に対応する窓部３１を有する。

【0015】

図２に示すように、時計１は、蓄電池２７、モータ２８、および減速機構２９を有する。蓄電池２７は、充放電が可能な二次電池である。蓄電池２７は、地板７に対して固定されている。モータ２８は、蓄電池２７から供給される電力を回転運動の運動エネルギーに変換する。減速機構２９は、モータ２８の出力軸と指針４との間に介在している。減速機構２９は、例えば、減速輪列を有している。モータ２８は、減速機構２９を介して指針４を運針させる。

【0016】

本実施形態の時計１は、電気エネルギーと機械的なエネルギーとの変換を行なう電気機械変換器３０を有する。図３に示すように、電気機械変換器３０は、回転部材５、第一固定子１１、第二固定子１２、第一変換部６、および第二変換部８を有する。電気機械変換器３０は、第一固定子１１および第二固定子１２に対する回転子５１の相対回転を利用して発電を行なう。電気機械変換器３０は、後述する回転錘２６の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電池２７を充電する。

【0017】

回転部材５は、地板７および受け板９によって回転自在に支持されている。回転部材５は、回転子５１、第一回転軸５２、および歯車５３を有する。回転子５１は、シリコン基板、帯電用の電極面が設けられたガラスエポキシ基板、あるいはアルミ板などの基板材料により形成された部材である。回転子５１の形状は、例えば、円盤形状である。回転子５１は、第一回転軸５２に係合されており、第一回転軸５２と一体回転する。第一回転軸５２は、回転子５１の中心部を板厚方向に貫通している。

【0018】

地板７は、第一回転軸５２の一端を支持する受石７１および穴石７２を保持している。穴石７２は、第一回転軸５２が挿通される穴を有しており、軸方向Ｚと直交する方向において第一回転軸５２を位置決めする。受石７１は、軸方向Ｚにおいて第一回転軸５２の先端と対向し、第一回転軸５２を回転自在に支持する。受石７１は、第一回転軸５２に対して軸方向Ｚの前面側に配置されている。

【0019】

受け板９は、第一回転軸５２の他端を支持する受石９１および穴石９２を保持している。穴石９２は、第一回転軸５２が挿通される穴を有しており、軸方向Ｚと直交する方向において第一回転軸５２を位置決めする。受石９１は、軸方向Ｚにおいて第一回転軸５２の先端と対向し、第一回転軸５２を回転自在に支持する。受石９１は、第一回転軸５２に対して軸方向Ｚの背面側に配置されている。

【0020】

歯車５３は、第一回転軸５２に係合されている部材であり、第一回転軸５２と一体回転する。歯車５３は、回転子５１よりも軸方向Ｚの背面側に位置している。図２に示すように、歯車５３は、第二回転軸２３の歯車２５と噛み合っている。第二回転軸２３は、第一回転軸５２とは別の軸である。例示された第二回転軸２３は、第一回転軸５２とは別軸上に配置され、かつ第一回転軸５２と平行な回転軸である。第二回転軸２３は、受け板９に配置された軸受９３によって回転自在に支持されている。

【0021】

回転錘２６は、第二回転軸２３に係合されており、第二回転軸２３と一体回転する。本実施形態の回転錘２６は、略扇形状の部材であり、受け板９に対して軸方向Ｚの背面側に配置されている。回転錘２６の端部２６ａが第二回転軸２３に連結されている。回転錘２６は、ユーザの腕の動きなどを捉えて回転する錘である。回転錘２６が回転すると、その回転運動が歯車２５から歯車５３に伝達される。歯車２５から歯車５３に伝達された回転トルクにより、回転子５１が第一固定子１１および第二固定子１２に対して相対回転する。なお、歯車２５および歯車５３は、回転トルクを伝達し、かつ軸方向Ｚの力を実質的に伝達しないように噛み合っている。歯車２５および歯車５３は、例えば、平歯の歯車である。

【0022】

図３に示すように、第一変換部６は、電極６１および第一帯電膜６４を有する。第一帯電膜６４は、回転子５１の第一面５１ａに形成されている。例示された第一面５１ａは、回転子５１における軸方向Ｚの前面である。電極６１は、第一固定子１１の背面１１ｂに配置されている。背面１１ｂは、軸方向Ｚにおいて第一面５１ａと互いに対向している。

【0023】

図４に示すように、回転子５１の第一面５１ａには、複数の第一帯電膜６４が形成されている。複数の第一帯電膜６４は、第一回転軸５２を中心とする周方向に沿って等間隔で配置されている。第一帯電膜６４は、エレクトレット材料で構成されている薄膜である。本実施形態の第一帯電膜６４は、マイナスの電位に帯電している。第一帯電膜６４の形状は、扇形状である。つまり、第一帯電膜６４の幅は、半径方向の外側へ向かうに従って広がっている。回転子５１には、隣接する第一帯電膜６４の間に貫通孔５１ｃが形成されている。

【0024】

図４に示すように、第一固定子１１の背面１１ｂには、複数の電極６１が形成されている。本実施形態の第一固定子１１は、透明基板である。第一固定子１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明な樹脂で形成されている。基板１０の色は、無色であってもよい。第一固定子１１は、地板７に対して背面側に配置されており、地板７の背面７ｂに対して固定されている。本実施形態の第一固定子１１の形状は、図４に示すように円盤形状である。第一固定子１１には、回転部材５の第一回転軸５２が挿通される貫通孔１１ｃが設けられている。

【0025】

電極６１は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いて形成された膜である。電極６１は、透明であり、実質的に無色である。つまり、本実施形態の第一固定子１１および電極６１は、それぞれ透明な基板および電極である。電極６１は、第一電極６１ａおよび第二電極６１ｂを有する。第一固定子１１の背面１１ｂには、周方向に沿って第一電極６１ａおよび第二電極６１ｂが交互に配置されている。第一電極６１ａおよび第二電極６１ｂの形状は、扇形状である。第一電極６１ａおよび第二電極６１ｂは、整流回路６３を介して蓄電池２７に接続されている。

【0026】

図３に示すように、第二変換部８は、電極８１および第二帯電膜８４を有する。第二帯電膜８４は、回転子５１の第二面５１ｂに形成されている。例示された第二面５１ｂは、回転子５１における軸方向Ｚの背面である。電極８１は、第二固定子１２の前面１２ａに配置されている。前面１２ａは、軸方向Ｚにおいて回転子５１の第二面５１ｂと互いに対向している。

【0027】

図５に示すように、回転子５１の第二面５１ｂには、複数の第二帯電膜８４が形成されている。複数の第二帯電膜８４は、周方向に沿って等間隔で配置されている。第二帯電膜８４は、エレクトレット材料で構成されている薄膜である。本実施形態の第二帯電膜８４は、マイナスの電位に帯電している。第二帯電膜８４の形状は、扇形状である。隣接する第二帯電膜８４の間には、貫通孔５１ｃが位置している。第二帯電膜８４の形状、面積、および枚数は、第一帯電膜６４の形状、面積、および枚数と同じであってもよい。

【0028】

図５に示すように、第二固定子１２の前面１２ａには、複数の電極８１が形成されている。本実施形態の第二固定子１２は、ガラスエポキシ樹脂等で形成された有色基板である。第二固定子１２は、不透明であってもよい。第二固定子１２は、例えば、ケース本体２１に対して固定されている。本実施形態の第二固定子１２の形状は、図５に示すように円盤形状である。第二固定子１２には、回転部材５の第一回転軸５２が挿通される貫通孔１２ｃが設けられている。

【0029】

電極８１は、例えば、銅や金などの導電性の金属で形成された有色電極である。電極８１は、第三電極８１ａおよび第四電極８１ｂを有する。第二固定子１２の前面１２ａには、周方向に沿って第三電極８１ａおよび第四電極８１ｂが交互に配置されている。第三電極８１ａおよび第四電極８１ｂの形状は、扇形状である。第三電極８１ａおよび第四電極８１ｂは、整流回路８３を介して蓄電池２７に接続されている。電極８１の形状、面積、および枚数は、電極６１の形状、面積、および枚数と同じであってもよい。

【0030】

本実施形態の電気機械変換器３０は、図６を参照して説明するように、電気機械変換器３０における発電効率の変動を抑制できるように構成されている。図６には、本実施形態の回転部材５に作用する力が示されている。吸引力Ｆ１は、第一変換部６の静電力によって回転子５１に作用する力である。吸引力Ｆ１は、回転子５１を第一固定子１１の電極６１に向けて引っ張る力である。なお、吸引力Ｆ１は、第一固定子１１の電極６１と第一帯電膜６４との間に作用する静電力の総和である。

【0031】

吸引力Ｆ２は、第二変換部８の静電力によって回転子５１に作用する力である。吸引力Ｆ２は、回転子５１を第二固定子１２の電極８１に向けて引っ張る力である。なお、吸引力Ｆ２は、第二固定子１２の電極８１と第二帯電膜８４との間に作用する静電力の総和である。

【0032】

吸引力Ｆ１，Ｆ２の合力Ｆｅは、第一変換部６における静電力と、第二変換部８における静電力と、の総和により回転子５１に対して作用する軸方向の力である。以下の説明では、吸引力Ｆ１，Ｆ２の合力Ｆｅを単に「静電力の合力Ｆｅ」と称する。図６に示すように、本実施形態の電気機械変換器３０は、吸引力Ｆ２の大きさが吸引力Ｆ１の大きさよりも大きくなるように構成されている。つまり、電気機械変換器３０は、回転子５１に対して軸方向Ｚの背面側に向かう静電力の合力Ｆｅを作用させるように構成されている。

【0033】

静電力の合力Ｆｅによって、回転部材５は軸方向Ｚの背面側に向けて吸引される。これにより、軸方向Ｚにおける回転子５１の位置が安定しやすくなる。比較例として、吸引力Ｆ１の大きさと吸引力Ｆ２の大きさとを等しくするように設計された電気機械変換器について検討する。比較例の電気機械変換器では、時計１の姿勢の変化や時計１に対する衝撃等によって、軸方向Ｚにおける回転子５１の位置が変化しやすい。回転子５１の位置が変化すると、第一帯電膜６４と電極６１との間のギャップ量、および第二帯電膜８４と電極８１との間のギャップ量が変化する。これらのギャップ量の変化は、比較例の電気機械変換器における発電効率の低下につながる。

【0034】

これに対して、本実施形態の電気機械変換器３０では、第一帯電膜６４と電極６１との間のギャップ量、および第二帯電膜８４と電極８１との間のギャップ量の変化が抑制される。よって、本実施形態の電気機械変換器３０によれば、第一変換部６および第二変換部８における発電効率の変動が抑制される。

【0035】

回転子５１に対して第二固定子１２へ向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる構成として、例えば、第二帯電膜８４の帯電電圧が、第一帯電膜６４の帯電電圧よりも大きくされてもよい。このような構成により、吸引力Ｆ２の大きさを吸引力Ｆ１の大きさよりも大きくすることが可能である。

【0036】

第二帯電膜８４の帯電電圧を第一帯電膜６４の帯電電圧よりも大きくする方法として、例えば、以下のように回転部材５が製造されてもよい。図７には、回転部材の製造工程の一例が示されている。図７（ａ）に示すように、回転子５１の第一面５１ａおよび第二面５１ｂにそれぞれエレクトレット材料の膜６５，８５が形成される。回転子５１の材質は、導電性を有し、生じる静電気力に対して十分な剛性を持つもの、例えばアルミニウム等の金属が用いられる。

【0037】

エレクトレット材料の膜６５，８５の形成方法は、その材料に応じて選択される。膜６５，８５は、例えば、第一面５１ａおよび第二面５１ｂの全面に成膜される。エレクトレット材料が液体でありいわゆるウェットプロセスが使用できるのであれば、成膜方法はディップコート、スピンコート、カーテンフローコート、スプレーコート、グラビアコートなど適宜のコーティング方法によってよい。その他の方法としては、スパッタリングやイオンプレーティング等のＰＶＤ、あるいはＣＶＤ、などの蒸着によって膜６５，８５が形成されてもよい。エレクトレット材料のフィルムを回転子５１に貼付する方法で膜６５，８５が形成されてもよい。

【0038】

その後、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、プレスによる打ち抜き加工により、回転子５１および膜６５，８５が所望の形状に加工される。打ち抜き加工により、回転子５１には貫通孔５１ｃおよび軸穴５１ｄが形成される。図７（ｄ）に示すように、第一回転軸５２は、軸穴５１ｄに挿通されて回転子５１と係合する。

【0039】

次に、図７（ｅ）に示すように、膜６５，８５に対する帯電処理がなされる。帯電処理としては、例えば、コロナ放電処理が用いられる。帯電処理において、回転子５１は接地される。回転子５１および第一回転軸５２は、一対のコロナ放電電極１００の間に配置される。コロナ放電により、コロナ放電電極１００から膜６５，８５に対して電荷が付与される。膜６５，８５は、電荷が付与されることで第一帯電膜６４および第二帯電膜８４となる。

【0040】

ここで、図８に示すように、回転子５１には、打ち抜き方向に突出するカエリ５１ｅが形成されている。図７に例示された打ち抜き加工では、第一面５１ａの側にカエリ５１ｅが形成される。カエリ５１ｅを有する回転子５１を接地して帯電処理を行うと、図８に示すように、カエリ５１ｅが突出する側の第一面５１ａにおいて、電気力線がカエリ５１ｅに集中し、放電電荷が回転子５１に流れてしまう。このため、カエリ５１ｅの近辺の第一帯電膜６４に付与される電荷の量が減少する。その結果、第一帯電膜６４の帯電電圧を第二帯電膜８４の帯電電圧よりも小さくすることができる。なお、図８の破線矢印は、電気力線と、かかる電気力線に沿って放出される電荷の動きを示したものである。

【0041】

第一帯電膜６４の帯電電圧と第二帯電膜８４の帯電電圧とを異ならせる手段として、コロナ放電の印加電圧を異ならせてもよい。例えば、第二帯電膜８４に対する印加電圧が第一帯電膜６４に対する印加電圧よりも高電圧とされてもよい。帯電処理において、回転子５１を一対のコロナ放電電極１００の一方に近づけることにより、第一帯電膜６４の帯電電圧と第二帯電膜８４の帯電電圧とを異ならせてもよい。例えば、図７（ｅ）において、回転子５１を下側のコロナ放電電極１００に近づけた状態で帯電処理がなされてもよい。

【0042】

第一帯電膜６４の帯電電圧と第二帯電膜８４の帯電電圧とを異ならせる手段として、例えば、第一帯電膜６４および第二帯電膜８４の一方にフッ素樹脂等のコーティングを施し、他方にコーティングを施さないようにしてもよい。例えば、第二帯電膜８４に対してコーティングを塗布することで、第二帯電膜８４の帯電電圧を第一帯電膜６４の帯電電圧よりも高くすることが可能である。

【0043】

回転子５１に対して第二固定子１２へ向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる構成として、例えば、第二帯電膜８４の厚さが第一帯電膜６４の厚さよりも大きくされてもよい。このような構成により、吸引力Ｆ２の大きさを吸引力Ｆ１の大きさよりも大きくすることが可能である。

【0044】

回転子５１に対して第二固定子１２へ向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる構成として、例えば、第二固定子１２に配置された電極の面積が、第一固定子１１に配置された電極の面積よりも大きくされてもよい。一例として、一つの電極８１の面積が、一つの電極６１の面積よりも大きくされてもよい。また、電極８１の総面積が電極６１の総面積よりも大きくされてもよい。

【0045】

回転子５１に対して第二固定子１２へ向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる構成として、第二帯電膜８４の面積が第一帯電膜６４の面積よりも大きくされてもよい。例えば、第二帯電膜８４の面積を第一帯電膜６４の面積よりも大きくする手段として、レーザー加工により貫通孔５１ｃが形成されてもよい。この場合、例えば、回転子５１の半径方向と直交する断面において、貫通孔５１ｃの断面形状が台形形状となるように貫通孔５１ｃが形成される。これにより、第一帯電膜６４および第二帯電膜８４が形成された部分の断面形状も台形形状となる。この断面形状は、第二帯電膜８４の側を下底とし、第一帯電膜６４の側を上底とする台形形状である。

【0046】

第二帯電膜８４の面積を第一帯電膜６４の面積よりも大きくする構成として、回転子５１の形状が湾曲形状とされてもよい。この場合、回転子５１の形状は、第二面５１ｂの側が凸面であり、第一面５１ａの側が凹面となる湾曲形状とされる。

【0047】

第二帯電膜８４の面積を第一帯電膜６４の面積よりも大きくする構成として、回転子５１を被覆する絶縁性のカバーが形成されてもよい。例えば、図７（ａ）に示す回転子５１に対して、膜６５，８５の一部を被覆するカバーが形成されてもよい。膜６５において、カバーによって被覆されていない露出部が第一帯電膜６４として機能する。膜８５において、カバーによって被覆されていない露出部が第二帯電膜８４として機能する。カバーは、膜８５の露出面積が膜６５の露出面積よりも大きくなるように形成される。その結果、第二帯電膜８４の面積が第一帯電膜６４の面積よりも大きくなる。

【0048】

回転子５１に対して第二固定子１２へ向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる構成として、図９および図１０に示す構成が採用されてもよい。図９および図１０には、第二変換部８の構成の一例が示されている。図９および図１０に示すように、回転子５１の第二面５１ｂには、第三帯電膜８７が形成されている。第三帯電膜８７の形状は、円環形状である。第三帯電膜８７は、第二帯電膜８４に対して半径方向の内側に配置されている。第三帯電膜８７は、第二帯電膜８４と接続していてもよい。第三帯電膜８７には、帯電処理がなされている。

【0049】

第二固定子１２の前面１２ａには、第五電極８６が形成されている。第五電極８６は、第三帯電膜８７と互いに対向する位置に配置されている。第五電極８６の形状は、円環形状である。第五電極８６は、第三電極８１ａおよび第四電極８１ｂとは独立した電極である。第五電極８６は、接地されていてもよい。

【0050】

図１０に示すように、第三帯電膜８７および第五電極８６は、軸方向Ｚにおいて互いに対向している。従って、回転子５１には、第三帯電膜８７と第五電極８６との間の静電力により、第二固定子１２に向かう吸引力Ｆ３が作用する。図１０に示すように、第二変換部８では、電極８１と第二帯電膜８４とが互いに対向し、かつ第五電極８６と第三帯電膜８７とが互いに対向している。これにより、第二変換部８における静電力に関する対向面積は、第一変換部６における静電力に関する対向面積よりも大きい。よって、第二固定子１２に向かう静電力の合力Ｆｅの増加が実現される。

【0051】

回転子５１に対して第二固定子１２へ向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる構成として、例えば、第二変換部８の電極８１のインピーダンスが第一変換部６の電極６１のインピーダンスよりも小さくされてもよい。本実施形態の電気機械変換器３０では、第二変換部８の電極８１は導電性が相対的に高い有色電極であり、第一変換部６の電極６１は導電性が相対的に低い透明電極である。このような構成により、吸引力Ｆ２の大きさを吸引力Ｆ１の大きさよりも大きくすることが可能である。

【0052】

本実施形態の電気機械変換器３０によれば、以下に説明するように、発電量の最大化を図ることができる。図１１には、軸方向Ｚにおける回転子５１の位置と、電気機械変換器３０における発電量との関係が示されている。図１１において、横軸は軸方向Ｚにおける回転子５１の位置を示し、縦軸は発電出力［Ｗ］を示している。

【0053】

図１１において、曲線Ｐｗ１は、第一変換部６における発電出力を示し、曲線Ｐｗ２は、第二変換部８における発電出力を示している。また、曲線Ｐｗｔは、電気機械変換器３０における発電総出力を示している。なお、第一変換部６および第二変換部８における発電出力の値は、例えば、電気機械変換器３０を単体で動作させたときの値、言い換えると、電気機械変換器３０を時計１に組み込まれていない状態で動作させたときの値である。発電出力の値は、例えば、外力によって第一回転軸５２を一定の速度で回転させたときの値である。

【0054】

図１１において、第一の位置Ｚ１は、回転子５１が可動範囲において最も第一固定子１１に近づいた位置である。第二の位置Ｚ２は、回転子５１が可動範囲において最も第二固定子１２に近づいた位置である。可動範囲は、受石７１，９１の位置によって決まる。図１１からわかるように、回転子５１が第一の位置Ｚ１にある場合や、回転子５１が第二の位置Ｚ２にある場合に発電総出力Ｐｗｔが大きくなる。本実施形態の第一変換部６および第二変換部８は、回転子５１を第二の位置Ｚ２に向かわせる静電力の合力Ｆｅを発生させる。よって、本実施形態の電気機械変換器３０によれば、発電量の最大化を図ることができる。

【0055】

また、本実施形態の時計１は、回転動作部３２（図２参照）における固有周期Ｔｅｊの変動を抑制することができる。回転動作部３２は、回転部材５、歯車２５、第二回転軸２３、および回転錘２６を含む。固有周期Ｔｅｊは、回転動作部３２の機械的な固有周期であり、下記式（１）で表される。ここで、ｊａは、回転錘２６から回転子５１までの負荷であり、回転部材５の回転負荷も含まれる。負荷ｊａは、例えば、歯車２５、歯車５３、および回転子５１における変速比や慣性モーメントをパラメータとして含む。ｍは、回転錘２６の質量、ｒは、回転錘２６の回転中心から回転錘２６の重心までの距離、ｇは、重力加速度である。つまり、ｍ・ｇ・ｒは、回転錘２６に発生する重力トルクである。
Ｔｅｊ＝２・π・√（ｊａ／ｍ・ｇ・ｒ） （１）

【0056】

本実施形態の時計１では、時計１がユーザの腕に装着された状態において効率的に発電がなされるように固有周期Ｔｅｊが定められている。固有周期Ｔｅｊは、例えば、図１２を参照して説明する実験結果に基づいて定められる。図１２において、横軸は回転動作部の固有周期の値を示し、縦軸は、測定された相対回転量を示す。つまり、図１２には、回転動作部の固有周期Ｔｅｊの値を様々に変化させた場合に測定された相対回転量が示されている。なお、図１２の相対回転量の値は、複数の被験者について得られた相対回転量の平均値である。

【0057】

固有周期Ｔｅｊにおいて、閾値Ｔｍｉｎよりも小さい範囲では、回転動作部３２を時計１に搭載可能な機構として成立させることが困難であったり、被験者ごとの測定値のバラツキが大きかったりする。このため、閾値Ｔｍｉｎ以上の範囲において固有周期Ｔｅｊが選択される。本実施形態の時計１では、固有周期Ｔｅｊの値が図１２に示す第一周期Ｔ１に設定されている。第一周期Ｔ１は、相対回転量が極大値となる周期である。第一周期Ｔ１は、例えば、１［ｓｅｃ］よりもわずかに小さな値である。

【0058】

本実施形態の電気機械変換器３０では、回転子５１に対して静電力の合力Ｆｅが作用していることで、回転子５１が第二の位置Ｚ２に位置付けられる。固有周期Ｔｅｊの設計における負荷ｊａの値は、回転子５１が第二の位置Ｚ２にある場合の回転動作部３２の負荷の値が用いられる。つまり、本実施形態の時計１は、回転子５１が第二の位置Ｚ２にある場合に電気機械変換器３０における発電出力が最大化されるように構成されている。従って、本実施形態の時計１は、第一変換部６および第二変換部８が発生させる静電力の合力Ｆｅにより、最も発電出力が大きくなる位置に回転子５１を位置付けることができる。

【0059】

静電力の合力Ｆｅは、回転子５１が第二の位置Ｚ２から移動することを規制し、固有周期Ｔｅｊの値の変動を抑制することができる。よって、本実施形態の電気機械変換器３０は、高効率で継続して発電することができる。

【0060】

なお、静電力の合力Ｆｅの向きは、回転子５１を第二固定子１２へ向かわせる向きには限定されない。電気機械変換器３０は、回転子５１に対して第一固定子１１に向かう静電力の合力Ｆｅを作用させるように構成されてもよい。図１３には、第一固定子１１に向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる電気機械変換器３０の一例が示されている。図１３に示す電気機械変換器３０において、第一帯電膜６４の厚さｔ１は、第二帯電膜８４の厚さｔ２よりも大きい。この構成により、第一変換部６における静電力と、第二変換部８における静電力と、の総和により第一固定子１１に向かう静電力の合力Ｆｅを回転部材５に作用させることが可能となる。

【0061】

なお、回転子５１に対して第一固定子１１に向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる手段は、帯電膜６４，８４の厚さｔ１，ｔ２を異ならせることには限定されない。上記において説明した、回転子５１に対して第二固定子１２に向かう静電力の合力Ｆｅを作用させるための各手段は、第一固定子１１に向かう静電力の合力Ｆｅを作用させる手段として応用可能である。

【0062】

電気機械変換器３０は、第一固定子１１に設けられた電極６１の抵抗値を第二固定子１２に設けられた電極８１の抵抗値よりも高く設定し、かつ第一固定子１１に向かう静電力の合力Ｆｅを発生させるように構成されてもよい。この場合、回転子５１に作用するブレーキ力が小さくなる。その結果、時計１の姿勢が変化したときの回転子５１の回転量が大きくなり、電気機械変換器３０の発電量が大きくなることが期待できる。

【0063】

また、電気機械変換器３０は、第二固定子１２に設けられた電極８１の抵抗値を第一固定子１１に設けられた電極６１の抵抗値よりも低く設定し、かつ第二固定子１２に向かう静電力の合力Ｆｅを発生させるように構成されてもよい。この場合、回転子５１の単位回転量に対する発電量が大きくなる。

【0064】

第一固定子１１に設けられた電極６１の抵抗値と、第二固定子１２に設けられた電極８１の抵抗値とを異ならせる場合、発生させる合力Ｆｅの向きは、発電量の最大化を図るように定められることが好ましい。静電力の合力Ｆｅの向きは、回転錘２６の質量ｍや、回転錘２６の回転中心から回転錘２６の重心までの距離ｒ等に基づいてシミュレーションによって定められてもよい。静電力の合力Ｆｅの向きは、被験者の腕に時計１を装着して得られる発電量の計測結果に基づいて定められてもよい。

【0065】

電気機械変換器３０は、静電力の合力Ｆｅを回転部材５の自重に応じた軸方向Ｚの力よりも大きくするように構成されてもよい。図１４には、静電力の合力Ｆｅ、および自重による力Ｆｗが示されている。図１４には、軸方向Ｚを鉛直方向と一致させた時計１が示されている。図１４において、第一固定子１１は、第二固定子１２よりも鉛直方向の上側に位置している。自重による力Ｆｗは、回転部材５の質量ｍ１に比例する力である。回転部材５の質量ｍ１には、帯電膜を含む回転子５１の質量ｍ２、第一回転軸５２の質量ｍ３、および第一回転軸５２に係合された他の部材の質量ｍ４を含む。図１４に例示された回転部材５において、他の部材は歯車５３である。
ｍ１＝ｍ２＋ｍ３＋ｍ４ （２）

【0066】

時計１の姿勢が図１４に示す姿勢である場合、回転部材５に対して作用する自重に応じた力Ｆｗは、軸方向Ｚの力となる。電気機械変換器３０は、例えば、自重に応じた力Ｆｗよりも静電力の合力Ｆｅが大きくなるように構成される。この場合、電気機械変換器３０は、時計１の姿勢にかかわらず回転子５１を可動範囲の一端に位置付けておくことができる。図１４に示す時計１では、電気機械変換器３０は、回転子５１を第一固定子１１に最も近づいた第一の位置Ｚ１に位置付けておくことが可能である。自重による力の大きさよりも静電力の合力Ｆｅの大きさを大きくすることで、電気機械変換器３０における発電効率の変動が効果的に抑制される。また、電気機械変換器３０における発電効率の最大化や、発電出力の最大化を図ることが可能である。

【0067】

以上説明したように、本実施形態の電気機械変換器３０は、回転部材５と、第一固定子１１と、第二固定子１２と、第一変換部６と、第二変換部８と、を有する。回転部材５は、板状の回転子５１と、回転子５１に係合された第一回転軸５２と、を有する。第一固定子１１は、回転子５１の第一面５１ａと対向している。第二固定子１２は、回転子５１の第二面５１ｂと対向している。

【0068】

第一変換部６は、第一帯電膜６４と、電極６１と、を有する。第一帯電膜６４は、第一面５１ａおよび第一固定子１１の一方に配置され、電極６１は、第一面５１ａおよび第一固定子１１の他方に配置される。第二変換部８は、第二帯電膜８４と、電極８１と、を有する。第二帯電膜８４は、第二面５１ｂおよび第二固定子１２の一方に配置され、電極８１は、第二面５１ｂおよび第二固定子１２の他方に配置される。

【0069】

第一変換部６および第二変換部８は、第一変換部６における静電力と、第二変換部８における静電力と、の総和により回転子５１に対して静電力の合力Ｆｅを作用させるように構成されている。静電力の合力Ｆｅは、軸方向Ｚの一方側に向かう力である。よって、本実施形態の電気機械変換器３０は、軸方向Ｚにおける回転子５１の位置の変化による効率の変動を抑制することができる。

【0070】

静電力の合力Ｆｅは、回転部材５の自重に応じた軸方向の力Ｆｗよりも大きくされてもよい。この構成により、軸方向Ｚにおける回転子５１の位置がより安定しやすくなる。

【0071】

本実施形態の電気機械変換器３０は、第二回転軸２３と、第二回転軸２３に係合された回転錘２６と、を有する。第二回転軸２３は、第一回転軸５２とは別の軸であり、かつ回転部材５との間で機械的に動力を伝達する。回転部材５は、回転錘２６の回転運動と連動して回転するように構成されている。回転錘２６が第一回転軸５２とは異なる第二回転軸２３に係合されていることで、静電力の合力Ｆｅを自重に応じた軸方向の力Ｆｗよりも大きくすることが容易となる。

【0072】

なお、電気機械変換器３０は、指針４を駆動する駆動機構におけるブレーキとして用いられてもよい。例えば、時計１は、ぜんまいの力を指針４に伝達して指針４を運針する駆動機構を有していてもよい。この駆動機構において、電気機械変換器３０は、駆動力に対してブレーキ力を作用させるブレーキ装置として用いられてもよい。電気機械変換器３０は、回転子５１の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで回転子５１に対してブレーキ力を作用させることができる。変換された電気エネルギーは、例えば、蓄電池２７に充電される。

【0073】

［第２実施形態］
図１５から図２０を参照して、第２実施形態に係る時計１および電気機械変換器３０について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１５は、第２実施形態に係る時計の正面図、図１６は、第２実施形態に係る時計の断面図、図１７は、第２実施形態に係る電気機械変換器の断面図、図１８は、第２実施形態に係る電気機械変換器の概略構成を示す図、図１９は、第２実施形態に係る第一変換部および第二変換部の断面図、図２０は、第２実施形態に係る電気機械変換器の駆動方法を示す図である。第２実施形態の時計１において、上記第１実施形態の時計１と異なる点は、例えば、電気機械変換器３０が静電モータの動力発生機構として機能する点である。

【0074】

図１５に示すように、第２実施形態の時計１は、表示針５４を有する。表示針５４の回転は、電気機械変換器３０によって制御される。表示針５４は、例えば、秒針として機能する。なお、表示針５４は、クロノグラフの針や、時計１の内部状態を示す針や、ユーザに対して情報を提供する針として機能してもよい。図１６に示すように、表示針５４は、回転部材５の一部であり、第一回転軸５２に係合されている。表示針５４は、第一回転軸５２における前面側の端部に係合されており、第一回転軸５２と一体となって回転する。

【0075】

図１７に示すように、第２実施形態の第一変換部６は、上記第１実施形態と同様の電極６１および第一帯電膜６４を有する。また、第２実施形態の第二変換部８は、上記第１実施形態と同様の電極８１および第二帯電膜８４を有する。上記第１実施形態の回転部材５とは異なり、第２実施形態の回転部材５は、歯車５３を有していないが、他の歯車に動力を伝達して表示針の位置や減速比を歯車によって変更しても良い。

【0076】

図１８に示すように、電気機械変換器３０は、駆動部４１および制御部４２を有する。駆動部４１は、第一変換部６および第二変換部８を駆動する駆動回路である。駆動部４１は、制御部４２から入力される制御信号に応じて、所定の駆動周波数で極性が交互に切り替わる駆動パルスを出力する。具体的には、駆動部４１は、第一電極６１ａおよび第二電極６１ｂに対して駆動パルスを出力し、かつ第三電極８１ａおよび第四電極８１ｂに対して駆動パルスを出力する。

【0077】

図１９に示すように、第二変換部８の電極８１（第三電極８１ａ，第四電極８１ｂ）は、第一変換部６の電極６１（第一電極６１ａ，第二電極６１ｂ）に対して位相をずらして配置されている。本実施形態のような配置は一例であり、動力発生機構としての静電モータの電極配置は、本実施形態の配置に限られるものではない。

【0078】

駆動部４１は、駆動パルスにより、図２０の（ａ）～（ｄ）に示すように電極６１および電極８１を帯電させる。駆動部４１は、第一電極６１ａおよび第二電極６１ｂのうち一方を正電位に帯電させ、他方を負電位に帯電させる。また、駆動部４１は、第三電極８１ａおよび第四電極８１ｂのうち一方を正電位に帯電させ、他方を負電位に帯電させる。駆動部４１は、正電位に帯電した電極６１から第一帯電膜６４に対して回転方向Ｃの静電引力を作用させるように、第一電極６１ａおよび第二電極６１ｂの電位を切り替える。また、駆動部４１は、正電位に帯電した電極８１から第二帯電膜８４に対して回転方向Ｃの静電引力を作用させるように、第三電極８１ａおよび第四電極８１ｂの電位を切り替える。

【0079】

第２実施形態の第一変換部６および第二変換部８は、第一変換部６における静電力と、第二変換部８における静電力と、の総和により回転子５１に対して軸方向Ｚの一方側に向かう力を作用させるように構成されている。

【0080】

例えば、第一変換部６および第二変換部８は、第二固定子１２に向かう静電力の合力Ｆｅを発生させるように構成されてもよい。この場合、回転子５１の第一面５１ａの側にカエリ５１ｅが形成されてもよい。また、第一帯電膜６４の帯電電圧と第二帯電膜８４の帯電電圧とを異ならせるように、コロナ放電の印加電圧を異ならせてもよい。また、第二帯電膜８４の厚さが第一帯電膜６４の厚さよりも大きくされてもよい。また、第二固定子１２に配置された電極の面積が、第一固定子１１に配置された電極の面積よりも大きくされてもよい。また、第二帯電膜８４の面積が第一帯電膜６４の面積よりも大きくされてもよい。また、回転子５１の第二面５１ｂに第三帯電膜８７が形成され、第二固定子１２に第五電極８６が形成されてもよい。また、電極８１のインピーダンスが電極６１のインピーダンスよりも小さくされてもよい。

【0081】

駆動部４１は、回転子５１に対して第二固定子１２へ向かう静電力の合力Ｆｅを作用させるように、駆動パルスの電圧を制御してもよい。例えば、第二固定子１２の電極８１に出力される駆動パルスの電圧が第一固定子１１の電極６１に出力される駆動パルスの電圧よりも高電圧とされてもよい。

【0082】

本実施形態の電気機械変換器３０によれば、回転子５１に対して第二固定子１２へ向かう静電力の合力Ｆｅが作用していることで、回転子５１が第二の位置Ｚ２に位置付けられる。軸方向Ｚにおける回転子５１の位置が変動しにくいことで、静電モータにおける動力の伝達率が安定する。よって、静電モータの効率向上が実現される。また、軸方向Ｚにおける回転子５１の位置が安定することで、駆動パルスを最適化し、電力消費の低減を図ることが可能となる。例えば、回転子５１が第二の位置Ｚ２にあることを前提として第一変換部６の駆動パルスおよび第二変換部８の駆動パルスが最適化されてもよい。

【0083】

なお、電気機械変換器３０は、第一固定子１１へ向かう静電力の合力Ｆｅを作用させるように構成されてもよい。

【0084】

第２実施形態の電気機械変換器３０は、静電力の合力Ｆｅが回転部材５に対して作用する自重に応じた力Ｆｗよりも大きくなるように構成されてもよい。なお、第２実施形態に係る回転部材５の質量は、帯電膜６４，８４を含む回転子５１の質量、第一回転軸５２の質量、および表示針５４の質量を含む。なお、表示針５４と第一回転軸５２との間に輪列が設けられてもよい。この場合、回転部材５の質量は、輪列を構成する部材のうち第一回転軸５２に係合されている部材の質量を含む。例えば、輪列を構成する第一歯車が第一回転軸５２に係合されている場合、第一歯車は回転部材５に含まれる。

【0085】

［実施形態の変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の変形例について説明する。第一変換部６および第二変換部８の配置は、各実施形態において例示された配置には限定されない。例えば、地板７の側に第二変換部８が配置され、受け板９の側に第一変換部６が配置されてもよい。時計１は、回転子５１を視認可能とするスケルトン構造を有していなくてもよい。すなわち、文字板３および地板７は、窓部３１，７３を有していなくてもよい。

【0086】

第一帯電膜６４および第二帯電膜８４は、回転子５１に代えて固定子１１，１２に配置されてもよい。この場合、電極６１，８１は、回転子５１に配置される。例えば、第一変換部６は、第一固定子１１に形成された第一帯電膜６４および回転子５１に形成された電極６１を有していてもよい。例えば、第二変換部８は、第二固定子１２に形成された第二帯電膜８４および回転子５１に形成された電極８１を有していてもよい。

【0087】

上記第１実施形態および第２実施形態では、二つの変換部６，８のうちの一方を「第一変換部６」と称し、他方を「第二変換部８」と称したが、これらの名称は二つの変換部を区別するための便宜的なものである。したがって、二つの変換部６，８の配置や構成要素は各実施形態で例示された配置や構成要素には限定されない。

【0088】

時計１は、デジタル表示部によって時刻を表示し、第１実施形態の発電機構を有する第１実施形態のデジタル時計であってもよい。この場合、時計１は、時刻を示す指針４を有していなくてもよい。

【0089】

上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

【符号の説明】

【0090】

１ 時計
２ 外装ケース
３ 文字板
４ 指針
４ａ：秒針、 ４ｂ：分針、 ４ｃ：時針
５ 回転部材
６ 第一変換部
７ 地板
７ａ：前面、 ７ｂ：背面
８ 第二変換部
９ 受け板
１１ 第一固定子
１２ 第二固定子
２０：風防、 ２１：ケース本体、 ２２：裏蓋
２３：第二回転軸、 ２５：歯車、 ２６：回転錘
２７：蓄電池、 ２８：モータ、 ２９：減速機構
３０ 電気機械変換器
３１ 窓部
３２ 回転動作部
４１ 駆動部、 ４２：制御部
５１：回転子、 ５２：第一回転軸、 ５３：歯車、 ５４：表示針
６１：電極、 ６１ａ：第一電極、 ６１ｂ：第二電極、 ６３：整流回路、
６４：第一帯電膜、 ６５：膜
７１：受石、 ７２：穴石、 ７３：窓部
８１：電極、 ８１ａ：第三電極、 ８１ｂ：第四電極、 ８３：整流回路、
８４：第二帯電膜、 ８５：膜、 ８６：第五電極、 ８７：第三帯電膜
９１：受石、 ９２：穴石
ｍ：質量、 ｒ：回転錘の回転中心から重心までの距離、 ｊａ：負荷
Ｔｅｊ 固有周期、 Ｔ１：第一周期
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３：吸引力、 Ｆｅ：静電力の合力、 Ｆｗ：自重に応じた力
Ｚ 軸方向
Ｚ１：第一の位置、 Ｚ２：第二の位置

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】