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(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】2024-12-16
(45)【発行日】2024-12-24
(54)【発明の名称】電気機器
(51)【国際特許分類】
H02K 35/02 20060101AFI20241217BHJP
H01F 1/08 20060101ALI20241217BHJP
H01F 7/02 20060101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
H02K35/02
H01F1/08 130
H01F7/02 Z
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2021075864
(22)【出願日】2021-04-28
(65)【公開番号】P2022170023
(43)【公開日】2022-11-10
【審査請求日】2023-11-20
(73)【特許権者】
【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
(73)【特許権者】
【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】井門 康司
(72)【発明者】
【氏名】岩本 悠宏
【審査官】津久井 道夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０２２４３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２２９１１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０２７２１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ３５／０２
Ｈ０１Ｆ １／０８
Ｈ０１Ｆ ７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁誘導コイルと、着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、を備え、
前記負荷部には、前記整流部からの受電に応じて無線信号を出力する無線回路が含まれる電気機器。
【請求項2】
前記無線回路は、前記整流部から受電する度に無線信号を出力して前記弾性体が外力を受けたことを報知する請求項１に記載の電気機器。
【請求項3】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、を備え、
前記弾性体を、前記電磁誘導コイルの巻回軸を中心に捻れられるように前記外力を伝達する捻り支持機構を備える電気機器。
【請求項4】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、を備え、
前記弾性体は、発泡エラストマーである電気機器。
【請求項5】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて軸方向に圧縮されると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、を備え、
前記弾性体の軸方向の圧縮に伴って前記磁性粉体の磁気モーメントの向きが変化して前記電磁誘導コイルを貫通する前記磁界の磁束密度が変化し、前記弾性体を軸方向に１０％圧縮させたときに、磁束密度が自然長状態より５％以上大きくなる電気機器。
【請求項6】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、を備え、
前記弾性体の弾性変形に伴って前記磁性粉体の磁気モーメントの向きが変化して前記電磁誘導コイルを貫通する前記磁界の磁束密度が変化し、前記弾性体が弾性変形したときの方が、弾性変形していないときに比べて磁気モーメントの向きが前記磁性誘導コイルの軸方向に揃う電気機器。
【請求項7】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、
前記電磁誘導コイルと前記弾性体とを収容し、前記弾性体と共に伸縮可能なケースと、
を備える電気機器。
【請求項8】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、
一部が互いに嵌合している一対の筒体を含み、前記電磁誘導コイルと前記弾性体とを収容し、前記弾性体と共に伸縮可能なケースと、
を備える電気機器。
【請求項9】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、
回動を規制された状態で一部が互いに嵌合している一対の筒体を含み、前記電磁誘導コイルと前記弾性体とを収容し、前記弾性体と共に伸縮可能なケースと、
を備える電気機器。
【請求項10】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に一対の部材の間に挟まれ、前記一対の部材の接近・離間に伴って伸縮すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、
前記一対の部材の一方と、前記弾性体との間に挟まれ、長さを調整可能なアジャスト機構と、
を備える電気機器。
【請求項11】
電磁誘導コイルと、
着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に一対の部材の間に挟まれ、前記一対の部材の接近・離間に伴って伸縮すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、
前記一対の部材の一方と、前記弾性体との間に挟まれるスペーサと、
を備える電気機器。
【請求項12】
電磁誘導コイルと、
筒状をなし、内側に曲げ変形可能なシャフトが嵌合されると共に外側に前記電磁誘導コイルが嵌合され、着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に前記シャフトと共に曲げ変形して前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、
を備える電気機器。
【請求項13】
着磁した磁性粉体を含有する複数の弾性体と、
各弾性体の外側にそれぞれ嵌合され、弾性体の弾性変形によって誘導電流が誘起される複数の電磁誘導コイルと、
前記複数の弾性体が間に並列に配置される一対の対向部材と、
前記誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電して作動する負荷部と、
を備える電気機器。
【請求項14】
同軸上に並ぶ複数の電磁誘導コイルと、
着磁した磁性体を含有して前記複数の電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に、外力を受けて前記複数の電磁誘導コイルの内側で伸縮し、その伸縮に伴って前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、
前記磁束密度の変化により、前記複数の電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、
前記整流部から受電する負荷部と、
を備える電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、自己発電型の電気機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のこの種の電気機器として、外力により回転駆動される回転機にて自己発電を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特表２０１２－５１５８６０号（図４、請求項１１）
【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、上記した従来の電気機器では、回転機を有するために煩雑な構造となり、それが故障の原因になり得た。そこで、本開示では、従来より簡素な構造で、外力からの振動、変位等を電力に変換する自己発電を行って負荷部を駆動することが可能な電気機器を提供する。
【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、電磁誘導コイルと、着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、前記整流部から受電して作動する負荷部と、を備える電気機器である。
【発明の効果】
【0006】
この一態様の電気機器は、着磁した磁性粉体を含有し、電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させる弾性体を有する。このような弾性体が外力を受けて弾性変形すると、電磁誘導コイルを貫通する磁界の磁束密度が変化し、電磁誘導による自己発電が行われる。そして、電磁誘導コイルに流れる誘導電流が整流されて負荷部に付与され、負荷部が駆動される。このように、本発明の一態様の電気機器は、従来の電気機器が有する回転機に比べ、簡素な構造を有する弾性体を用いることで自己発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の第１実施形態に係る電気機器の回路図
【図2】電気機器の斜視図
【図3】電気機器の側断面図
【図4】発電部の概念図
【図5】（Ａ）磁性弾性体内の磁性粉体を示す概念図、（Ｂ）圧縮された磁性弾性体の概念図
【図6】磁性弾性体の製造方法を示すフローチャート
【図7】（Ａ）圧縮変形前の磁性弾性体の磁化を示す概念図、（Ｂ）圧縮変形されているときの磁性弾性体の磁化と誘導電流を示す概念図
【図8】（Ａ）圧縮変形前の磁性弾性体による磁場と磁性弾性体の磁化を示す概念図、（Ｂ）磁性弾性体が圧縮されたときにコイル及び回路内に生じる誘導磁場と誘導電流を示す概念図
【図9】（Ａ）圧縮変形前の磁性弾性体による磁場と磁性弾性体の磁化を示す概念図、（Ｂ）磁性弾性体が圧縮されたときに２つのコイル及び回路内に生じる誘導磁場と誘導電流を示す概念図
【図10】第２実施形態に係る電気機器の回路図
【図11】（Ａ）第３実施形態の電気機器の概念図、（Ｂ）電気機器がサスペンションに取り付けられた状態の一部破断側面図
【図12】第４実施形態の電気機器の概念図
【図13】第５実施形態の電気機器を含んだ床構造の側断面図
【図14】第６実施形態の電気機器の斜視図
【図15】第７実施形態の電気機器の斜視図
【図16】（Ａ）第８実施形態の電気機器の側断面図、（Ｂ）曲げ変形した電気機器の側断面図
【図17】第９実施形態の電気機器の斜視図
【図18】試験装置の概念図
【図19】各実験例の磁性弾性体の詳細及び特性を示すテーブル
【発明を実施するための形態】
【0008】
【0009】
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。
【0010】
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気機器１００Ａからの情報であるようにしてもよい。
【0011】
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。
【0012】
なお、図１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く、第２実施形態では、２倍圧整流回路が例示されている。
【0013】
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２及び図３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。
【0014】
筒体３１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。
【0015】
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、後述する弾性体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。
【0016】
図３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２参照）が形成されている。
【0017】
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３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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
弾性体２０は、例えば、発泡エラストマーであり、内部に着磁された磁性粉体２２が分散配置されている。即ち、弾性体２０は、所謂、「磁性弾性体」である。以下の説明において、弾性体２０のうち磁性粉体２２が混合される主体となる弾性体の単体と、その弾性体と磁性粉体２２とを含んだ弾性体２０とを明確に区別するために、弾性体と磁性粉体２２とを含む「弾性体２０」全体を「磁性弾性体２０」といい、弾性体の単体を、それが発泡エラストマーであることから発泡エラストマー２１と呼ぶこととして両者を明確に区別する。
【0021】
発泡エラストマー２１は、ポリウレタンエラストマーの発泡体であり、連続気泡構造又は半連続気泡構造になっている。また、発泡エラストマー２１の発泡倍率は、１．４～６倍になっている。なお、発泡エラストマー２１は、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であってもよい。また、発泡エラストマー２１は、全体が連続気泡構造又は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が、連続気泡構造又は半連続気泡構造となる部分は一部であってもよい。また、発泡エラストマー２１は、少なくとも部分的に連続気泡構造を備えることで、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）ことを抑制することができる。さらには、本実施形態の発泡エラストマー２１の発泡倍率は、上述の通り１．４～６倍であるが、１．７～５倍であることがより好ましく、２～４倍であることが更に好ましい。ここで、発泡エラストマー２１の発泡倍率が１．４倍以上であることで、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。また、上記発泡倍率は、磁性粉体２２を含んだ発泡エラストマー２１の発泡倍率ではなく、発泡エラストマー２１単体の発泡倍率を示している。
【0022】
磁性粉体２２は、ネオジム系磁性粉体であり、磁性粉体２２の粒子径は、３～２００μｍになっている。なお、磁性粉体２２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が、ネオジム系磁性粉体に限定されるものではなく、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であってもよい。磁性粉体２２の粒子２３の形状は、限定されるものではないが、具体例としては、例えば、鱗片状、球状、針状等が挙げられる。さらには、本実施形態の磁性粉体２２の粒子径は、上述の通り、３～２００μｍであるが、５～１００μｍがより好ましい。磁性粉体２２の粒子径を大きくすることで、磁性弾性体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２２が、磁石粒子に表面処理がされてなる場合には、磁性粉体２２の粒子径を大きくすることで、磁性粉体２２における磁性成分の割合を大きくすることができ、磁性弾性体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２２の粒子径は、２００μｍ以下であることが、磁性弾性体２０の成形性や変形容易性の観点から好ましい。また、磁性粉体２２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２２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。さらには、磁性粉体２２の粒子径が３μｍ未満になると、作業性が悪くなるため、磁性粉体２２の粒子径は３μｍ以上であることが好ましい。なお、上記粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８１５：１９９４に準拠したふるい分け試験により測定される。
【0023】
本実施形態の磁性弾性体２０では、発泡エラストマー２１に対する磁性粉体２２の質量濃度（質量比率）は、４０～８０％であり、発泡エラストマー２１に対する磁性粉体２２の体積濃度（体積比率）は１．０～３．５％になっている。これにより、磁性弾性体２０を弾性変形させ易くしつつ、磁性弾性体２０の磁束密度の変化を大きくすることが可能となる。なお、磁性弾性体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、磁性弾性体２０は、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、磁性弾性体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、磁性弾性体２０が繰返しの使用に一層好適となる。
【0024】
図５に示すように、発泡エラストマー２１中の磁性粉体２２の粒子２３は、それぞれの磁気モーメント（詳細には、粒子２３内の合成磁気モーメント）が、円柱形状の磁性弾性体２０の軸方向に沿うように着磁され、これにより図４に示すように磁性弾性体２０の軸方向の一端部がＮ極、他端部がＳ極となっている。詳細には、磁性粉体２２の粒子２３の中には、磁気モーメントの方向が磁性弾性体２０の軸方向と交差するものが含まれ得るが、磁性粉体２２の粒子２３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、磁性弾性体２０の軸方向となっている。なお、図５（Ａ）と後述する図５（Ｂ）では、磁性粉体２２の粒子２３の磁化方向が、矢印で模式的に示されている。
【0025】
電気機器１００Ａの構造に関する説明は、以上である。この電気機器１００Ａは、以下の方法にて製造される。即ち、図６に示すように磁性弾性体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。ここで、第１液は、イソシアネート基（ＮＣＯ）を末端に有するプレポリマーである。その後、第１液に磁性粉体２２を混合し、均一に分散させる（Ｓ１１）。また、触媒、発泡剤等を含む第２液を用意する（Ｓ１１）。その後、第１液と第２液とを混合し、その混合液を得る（Ｓ１２）。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、本実施形態では、６％とした。これにより、成形性や耐久性に優れた磁性弾性体２０を得ることが可能となる。
【0026】
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、例えば円柱状をなした発泡成形体を形成する（Ｓ１３）。この発泡成形体では、磁性粉体２２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２２の各粒子２３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。本実施形態では、磁性粉体２２が内部に分散配置される弾性部材が、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２２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２２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２２であっても磁性弾性体２０内に容易に分散させることが可能となり、磁性弾性体２０の磁束密度を高くすることが可能となる。
【0027】
なお、本実施形態では、磁性粉体２２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２２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２２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。
【0028】
次に、上記発泡成形体を着磁する（Ｓ１４）。この工程では、発泡成形体内の磁性粉体２２の粒子２３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、円柱状の発泡エラストマー２１の軸方向に印加する。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軸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、発泡成形体から磁性弾性体２０が得られる。
【0029】
また、磁性弾性体２０は、軸方向に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。このような磁性弾性体２０は、例えば、磁性粉体２２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２２を着磁することで製造することができる。
【0030】
上述の如く製造された磁性弾性体２０は、以下のようにして伸縮ケース３０に組み付けられる。即ち、伸縮ケース３０の筒体３１，３２が分離した状態に用意される。そして、一方の筒体３１に電磁誘導コイル１２の１対のリード線１２Ａを貫通孔３１Ｄから引き出された状態で電磁誘導コイル１２が固定され、その電磁誘導コイル１２の内側に両端面に接着剤が塗布された磁性弾性体２０が配置されて、筒体３１，３２の両底面に固着される。その際、必要に応じてスペーサ３４が磁性弾性体２０の一端面と筒体３２の底面の間に接着材にて固着される。そして、一方の筒体３１が、開口端を窄めるように変形されて、他方の筒体３２の内側に押し込まれ、一方の筒体３１が弾性復帰して両筒体３１，３２の返し部３１Ａ，３２Ａが係合する。
【0031】
次いで、電磁誘導コイル１２の１対のリード線１２Ａが整流部９１に接続されると共に、整流部９１が負荷部９２に接続され、それら整流部９１及び負荷部９２が回路ケース３３に収納される。以上を以て電気機器１００Ａの製造が完了する。
【0032】
本実施形態の電気機器１００Ａの製造方法に関する説明は以上である。次に、電気機器１００Ａの作用効果について説明する。図３に示すように、電気機器１００Ａ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、電気機器１００Ａは、伸縮ケース３０の軸方向（電磁誘導コイル１２及び磁性弾性体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、電気機器１００Ａ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磁性弾性体２０１の螺子孔に締め付ける等して伸縮ケース３０を一方の磁性弾性体２０１に固定することが好ましい。
【0033】
上述の如く、電気機器１００Ａ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と共に磁性弾性体２０が軸方向で伸縮される。すると、磁性弾性体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、誘導電流Ｉが発生する。即ち、発電部１０にて発電が行われる。
【0034】
その発電が行われるメカニズムは、以下の通りであると考えられる。即ち、電磁誘導コイル１２の軸方向において、磁性弾性体２０中の磁束密度をＢｚ、外部磁場をＨｚ、磁性弾性体２０の磁化をＭｚ、真空の透磁率をμ０とすると、
Ｂｚ＝μ０・Ｈｚ＋Ｍｚ ・・・（Ａ）
の関係があることが知られている。また、磁化Ｍｚについては、電磁誘導コイル１２の軸方向での磁性粉体２２の粒子２３の磁気モーメントの平均値をｍｚ、磁性弾性体２０の単位体積当たりの磁性粉体２２の粒子２３の数をｎとすると、
Ｍｚ＝ｎ・ｍｚ ・・・（Ｂ）
の関係が成り立つことが知られている。
Ｂｚ＝μ０・Ｈｚ＋Ｍｚ ・・・（Ａ）
の関係があることが知られている。また、磁化Ｍｚについては、電磁誘導コイル１２の軸方向での磁性粉体２２の粒子２３の磁気モーメントの平均値をｍｚ、磁性弾性体２０の単位体積当たりの磁性粉体２２の粒子２３の数をｎとすると、
Ｍｚ＝ｎ・ｍｚ ・・・（Ｂ）
の関係が成り立つことが知られている。
【0035】
ここで、磁性弾性体２０は、発泡エラストマー２１に磁性粉体２２を混合してなるので、軸方向で圧縮されると、発泡エラストマー２１の気泡が潰れ、伸びると気泡が膨らみ、径方向のサイズの変化を抑えられた状態で伸縮する。そして、磁性弾性体２０が電磁誘導コイル１２の軸方向で圧縮されると（図５（Ｂ））、磁性弾性体２０における磁性粉体２２の粒子２３の分布密度が上がり（即ち、関係式（Ｂ）のｎが大きくなり）、磁化Ｍｚが大きくなると考えられ、伸びると、磁化Ｍｚが小さくなると考えられる。
【0036】
特に、磁性弾性体２０を、自然長状態に対して縮んだ圧縮状態で着磁した場合、磁性弾性体２０が電磁誘導コイル１２の軸方向で圧縮されると、自然長状態に比べて磁性粉体２２の粒子２３の磁気モーメントの向きが電磁誘導コイル１２の軸方向に揃うこととなるので、磁気モーメントの平均値ｍｚが大きくなると考えられる。
【0037】
また、上述の磁性粉体２２の分布密度の変化による効果に加えて、磁気モーメントの平均値ｍｚが増減することで、磁化Ｍｚの変化量が更に大きくなると考えられる。詳細には、磁性弾性体２０が圧縮されると、着磁されたときの圧縮量（即ち、磁性粉体２２の磁気モーメントｍｚの向きが磁性弾性体２０の軸方向に最も揃う状態となる圧縮量）の付近に達したときに磁化Ｍｚが特に大きくなると考えられる。磁化Ｍｚが大きくなると、上記関係式（Ａ）から、磁性弾性体２０中の磁束密度Ｂｚ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。磁性弾性体２０が伸びる場合には、圧縮される場合と逆の現象になる。そして、これら磁束の変化を打ち消す向き（図７では下向き）に磁場Ｈ'を発生させるように、電磁誘導コイル１２に誘導電流Ｉが流れると考えられる。なお、図７及び図８では、誘導電流Ｉと、誘導電流Ｉにより発生する磁場Ｈ'は、灰色矢印で示されている。
【0038】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）には、磁性弾性体２０の変形により、磁性弾性体２０のうち電磁誘導コイル１２内に配置される部分の大きさが変化する場合の例が示されている。この場合には、以下で説明するように、磁性弾性体２０の磁化の変化とは別の要因によっても、電磁誘導コイル１２内を貫く磁束が変化すると考えられる。
【0039】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の例では、磁性弾性体２０が、電磁誘導コイル１２の軸方向に圧縮される。この場合、電磁誘導コイル１２内の領域には、磁性弾性体２０の変形前（図８（Ａ））には磁性弾性体２０が存在する一方で、変形後（図８（Ｂ））には磁性弾性体２０が存在しなくなる領域Ｒが設けられることとなる。この領域Ｒでは、磁性弾性体２０の変形前後で、磁束が変化することになるため、領域Ｒには、この磁束の変化を打ち消すように磁場Ｈ"が発生すると考えられる。この磁場Ｈ"は、上述の磁性弾性体２０における磁性粉体２２の粒子２３の分布密度変化による磁場Ｈ'と反対向きになり得るが、これらの磁場は、磁性弾性体２０を変形させる過程で常に同じ大きさとなるわけではないため、電磁誘導コイル１２内を貫く磁束の変化が起きて電磁誘導コイル１２に誘導電流Ｉを発生させることができると考えられる。なお、このように、互いに反対向きになる磁場Ｈ'、 磁場Ｈ"が発生する場合には、図９に示されるように領域Ｒを囲む電磁誘導コイル１２Ｖを配置してもよい。このように、磁場Ｈ'により発生する誘導電流と、磁場Ｈ"により発生する誘導電流とを、別の回路に発生させることで、それら誘導電流が相殺されることを防ぐことが可能となる。なお、磁性弾性体２０が伸長する場合も、磁性弾性体２０が圧縮される場合と同様である。
【0040】
上述の如く、発電部１０で発生した誘導電流Ｉ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、電気機器１００Ａから離れた場所の無線端末で電気機器１００Ａ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。
【0041】
なお、本実施形態の電気機器１００Ａ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、それら各電気機器１００Ａ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気機器１００Ａ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。
【0042】
以上説明したように本実施形態の電気機器１００Ａは、磁性弾性体２０の変形にて電磁誘導コイル１２を貫通する磁界の磁束密度を変化させて電磁誘導による自己発電を行うので、従来の回転機で発電を行う電気機器に比べ、発電に係る構造を簡素にすることができる。
【0043】
また、磁性弾性体２０は、発泡エラストマーであるので、非発泡のエラストマーを含む一般的な樹脂や金属等の弾性体で磁性弾性体を形成した場合に比べて、大きなストロークで伸縮させることができる。そして、磁性弾性体２０は大きなストロークの変形によって磁束密度を変化させて発電を行うことができるので、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。また、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と同じ発電量を得るとしたら、長周期で磁束の向きを反転させた発電が可能になる。つまり、本実施形態の電気機器１００Ａが有する発電部１０では、低周波数の交流の発電が可能になり、これにより発電部１０とそれに接続される整流部９１、負荷部９２等との間のインピーダンス整合を容易に図られる。さらに、磁性弾性体２０は、上述の通り伸縮に伴う径方向のサイズの変化を抑えられるので電磁誘導コイル１２との干渉が抑えられ、磁性弾性体２０とその外側の電磁誘導コイル１２との間のクリアランスを狭くして発電効率を高くすることができまた、磁性弾性体２０は、発泡エラストマーであるので、破損し難く、取り扱いも容易になる。
【0044】
［第２実施形態］
本実施形態の電気機器１００Ｂは、図１０に示されており、整流部９１Ｖと負荷部９２Ｖの構成が前記第１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１００Ｂ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。
本実施形態の電気機器１００Ｂは、図１０に示されており、整流部９１Ｖと負荷部９２Ｖの構成が前記第１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１００Ｂ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。
【0045】
本実施形態の電気機器１００Ｂ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１００Ｂ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。
【0046】
［第３実施形態］
本開示の第３実施形態の電気機器１００Ｃは、図１１に示されており、車両６０に搭載されて、車両６０のバッテリ５１を充電するためのものである。以下、第１及び第２の実施形態と異なる構成に関してのみ説明する。
本開示の第３実施形態の電気機器１００Ｃは、図１１に示されており、車両６０に搭載されて、車両６０のバッテリ５１を充電するためのものである。以下、第１及び第２の実施形態と異なる構成に関してのみ説明する。
【0047】
本実施形態の電気機器１００Ｃの発電部１０は、車両６０のサスペンション６１に組み付けられる。その車両６０のサスペンション６１は、図１１（Ｂ）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鍔状部６５Ｔと車体６０Ｂとの間に挟まれている。そして、電気機器１００Ｃの発電部１０に含まれる磁性弾性体２０Ｖは、筒状をなしてショックアブソーバ６２のピストンロッド６４に嵌合され、バウンドストッパとして機能するようになっている。即ち、磁性弾性体２０Ｖは、ショックアブソーバ６２が縮むとシリンダ６５と車体６０Ｂとの間で圧縮されて車両６０のバウンドを抑える役割を果たす。
【0048】
電気機器１００Ｃの発電部１０の電磁誘導コイル１２は、サスペンションばね６３の内側で、磁性弾性体２０Ｖを取り巻くように配置されて上端部を車体６０Ｂに固定されている。そして、磁性弾性体２０Ｖが伸縮することで電磁誘導コイル１２に誘導電流が流れるように発電される。
【0049】
電気機器１００Ｃの整流部９１Ｗは発電部１０で発電された電力を、バッテリ５１を充電するために必要な電圧まで昇圧する。そして、電気機器１００Ｃの負荷部に相当するバッテリ５１に、発電部１０の出力が整流部９１Ｗを通して付与されてバッテリ５１が充電される。
【0050】
なお、上記実施形態では、車両６０として自動車を例示したが、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。
【0051】
［第４実施形態］
第４実施形態の電気機器１００Ｄは、図１２に示されており、前記第３実施形態の電気機器１００Ｃと同様の発電部１０を有すると共に、前記第２実施形態の電気機器１００Ｂと同様の整流部９１Ｖを備えると共に検出回路９２Ｂを負荷部として備える。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。
第４実施形態の電気機器１００Ｄは、図１２に示されており、前記第３実施形態の電気機器１００Ｃと同様の発電部１０を有すると共に、前記第２実施形態の電気機器１００Ｂと同様の整流部９１Ｖを備えると共に検出回路９２Ｂを負荷部として備える。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。
【0052】
なお、上記実施形態では、車両６０に電気機器１００Ｄを備え、車両６０に関する異常を検知する構成であったが、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。
【0053】
［第５実施形態］
本実施形態の電気機器１００Ｅは、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）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、磁性弾性体２０Ｗになっていて、その磁性弾性体２０Ｗ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１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。
本実施形態の電気機器１００Ｅは、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）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、磁性弾性体２０Ｗになっていて、その磁性弾性体２０Ｗ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１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。
【0054】
［第６実施形態］
本実施形態の電気機器１００Ｆは、図１４に示されており、磁性弾性体２０が外力を受けて捻れ変形するようになっている。具体的には、電気機器１００Ｆは、第１実施形態の電気機器１００Ａの伸縮ケース３０の一方の筒体３２からアジャスト機構３５を排除し、他方の筒体３２と同様の複数の突片３１Ｂを備えてなるツイストケース３０Ｖに、第１実施形態の電気機器１００Ａの磁性弾性体２０，電磁誘導コイル１２と同一形状の磁性弾性体２０及び電磁誘導コイル１２を備えた構造をなしている。そして、そのツイストケース３０Ｖが、相対的に回転する１対の部材や負荷トルクを受けるシャフトの途中に取り付けられる。これにより、負荷トルクとしての外力を受けることで１対の筒体３１，３２が相対的に回転し、磁性弾性体２０が捻られる。また、磁性弾性体２０は、例えば、捻り変形した状態で磁性弾性体２０の軸方向を向いた磁場に配置されて、磁性粉体２２を着磁されている。その他の構造は、第１実施形態の電気機器１００Ａと同様になっている。
この電気機器１００Ｆでは、磁性弾性体２０が一方に捻り変形すると、磁性粉体２２の磁性粉体２２の磁気モーメントの方向が電磁誘導コイル１２を貫通する方向に揃い、他方に捻り変形すると、磁性粉体２２の磁気モーメントの向きが電磁誘導コイル１２を貫通する方向と異なる方向を揃うか、ばらつく。これにより、磁性弾性体２０の捻り変形に伴って電磁誘導コイル１２を貫通する磁束の密度が変化して発電部１０にて発電が行われ、その電力を受けて負荷部９２の無線モジュール９２Ａから無線信号が送信される。
本実施形態の電気機器１００Ｆは、図１４に示されており、磁性弾性体２０が外力を受けて捻れ変形するようになっている。具体的には、電気機器１００Ｆは、第１実施形態の電気機器１００Ａの伸縮ケース３０の一方の筒体３２からアジャスト機構３５を排除し、他方の筒体３２と同様の複数の突片３１Ｂを備えてなるツイストケース３０Ｖに、第１実施形態の電気機器１００Ａの磁性弾性体２０，電磁誘導コイル１２と同一形状の磁性弾性体２０及び電磁誘導コイル１２を備えた構造をなしている。そして、そのツイストケース３０Ｖが、相対的に回転する１対の部材や負荷トルクを受けるシャフトの途中に取り付けられる。これにより、負荷トルクとしての外力を受けることで１対の筒体３１，３２が相対的に回転し、磁性弾性体２０が捻られる。また、磁性弾性体２０は、例えば、捻り変形した状態で磁性弾性体２０の軸方向を向いた磁場に配置されて、磁性粉体２２を着磁されている。その他の構造は、第１実施形態の電気機器１００Ａと同様になっている。
この電気機器１００Ｆでは、磁性弾性体２０が一方に捻り変形すると、磁性粉体２２の磁性粉体２２の磁気モーメントの方向が電磁誘導コイル１２を貫通する方向に揃い、他方に捻り変形すると、磁性粉体２２の磁気モーメントの向きが電磁誘導コイル１２を貫通する方向と異なる方向を揃うか、ばらつく。これにより、磁性弾性体２０の捻り変形に伴って電磁誘導コイル１２を貫通する磁束の密度が変化して発電部１０にて発電が行われ、その電力を受けて負荷部９２の無線モジュール９２Ａから無線信号が送信される。
【0055】
［第７実施形態］
本実施形態の電気機器１００Ｇは、図１５に示されており、第６実施形態の電気機器１００Ｆのツイストケース３０Ｖに螺合機構を追加したツイストケース３０Ｗを備える。具体的には、ツイストケース３０Ｗの一方の筒体３１の外面には、螺旋状に延びる溝構造又は突条構造の係合部３１Ｍが備えられ、他方の筒体３２の内面には、係合部３１Ｍと螺合する図示しない係合部が備えられている。これにより、ツイストケース３０Ｗの筒体３１，３２が相対回転すると、磁性弾性体２０が捻り変形されると共に伸縮変形される。これにより、電磁誘導コイル１２に誘導電流が誘起される。
本実施形態の電気機器１００Ｇは、図１５に示されており、第６実施形態の電気機器１００Ｆのツイストケース３０Ｖに螺合機構を追加したツイストケース３０Ｗを備える。具体的には、ツイストケース３０Ｗの一方の筒体３１の外面には、螺旋状に延びる溝構造又は突条構造の係合部３１Ｍが備えられ、他方の筒体３２の内面には、係合部３１Ｍと螺合する図示しない係合部が備えられている。これにより、ツイストケース３０Ｗの筒体３１，３２が相対回転すると、磁性弾性体２０が捻り変形されると共に伸縮変形される。これにより、電磁誘導コイル１２に誘導電流が誘起される。
【0056】
［第８実施形態］
本実施形態の電気機器１００Ｈは、図１６に示されている。図１６（Ａ）に示すように、電気機器１００Ｈの発電部１０には、曲げ変形を検出する対象であるシャフト２０３に丁度嵌合される円筒状の磁性弾性体２０と、その磁性弾性体２０の外側に嵌合される電磁誘導コイル１２とが備えられている。そして、図１６（Ｂ）に示すように、磁性弾性体２０及び電磁誘導コイル１２は、シャフト２０３と一緒に曲げ変形する。また、この電気機器１００Ｈは、例えば、第１実施形態の電気機器１００Ａと同様の整流部９１及び無線モジュール９２Ａを回路ケース３３に収容して備えている。そして、シャフト２０３の曲げ変形に伴って磁性弾性体２０が曲げ変形することで、電磁誘導コイル１２を貫通する磁束密度が変化して発電部１０にて発電が行われ、その電力を受けて負荷部９２の無線モジュール９２Ａから無線信号が送信される。
本実施形態の電気機器１００Ｈは、図１６に示されている。図１６（Ａ）に示すように、電気機器１００Ｈの発電部１０には、曲げ変形を検出する対象であるシャフト２０３に丁度嵌合される円筒状の磁性弾性体２０と、その磁性弾性体２０の外側に嵌合される電磁誘導コイル１２とが備えられている。そして、図１６（Ｂ）に示すように、磁性弾性体２０及び電磁誘導コイル１２は、シャフト２０３と一緒に曲げ変形する。また、この電気機器１００Ｈは、例えば、第１実施形態の電気機器１００Ａと同様の整流部９１及び無線モジュール９２Ａを回路ケース３３に収容して備えている。そして、シャフト２０３の曲げ変形に伴って磁性弾性体２０が曲げ変形することで、電磁誘導コイル１２を貫通する磁束密度が変化して発電部１０にて発電が行われ、その電力を受けて負荷部９２の無線モジュール９２Ａから無線信号が送信される。
【0057】
［第９実施形態］
本実施形態の電気機器１００Ｉは、図１７（Ａ）に示されており、非磁性体の１対の円板３９を対向した状態に備え、それら１対の円板３９の間に複数の磁性弾性体２０が並列に接続された構造をなしている。具体的には、複数の磁性弾性体２０は、例えば円柱状をなし、１対の円板３９の外縁部より内側の部分において、１対の円板３９の中心軸と同心の架空の円を複数等分する位置に各磁性弾性体２０の中心軸が配置され、各磁性弾性体２０の両端面に塗布された接着材にて各磁性弾性体２０が１対の円板３９に固定されている。なお、１対の円板３９の外縁部には、複数の取付孔３９Ａが形成されている。
本実施形態の電気機器１００Ｉは、図１７（Ａ）に示されており、非磁性体の１対の円板３９を対向した状態に備え、それら１対の円板３９の間に複数の磁性弾性体２０が並列に接続された構造をなしている。具体的には、複数の磁性弾性体２０は、例えば円柱状をなし、１対の円板３９の外縁部より内側の部分において、１対の円板３９の中心軸と同心の架空の円を複数等分する位置に各磁性弾性体２０の中心軸が配置され、各磁性弾性体２０の両端面に塗布された接着材にて各磁性弾性体２０が１対の円板３９に固定されている。なお、１対の円板３９の外縁部には、複数の取付孔３９Ａが形成されている。
【0058】
また、各磁性弾性体２０の外側には、それぞれ電磁誘導コイル１２が嵌合されている。そして、第１実施形態で説明した整流部９１及び無線モジュール９２Ａが、複数の電磁誘導コイル１２に対応して複数備えられて回路ケース３３に収容されている。そして、各電磁誘導コイル１２に所定の大きさ異常の誘導電流が流れる度に、各電磁誘導コイル１２に対応する無線モジュール９２Ａからそれぞれに固有の識別番号の情報を含んだ無線信号が送信される。
【0059】
本実施形態の電気機器１００Ｉは、１対の円板３９を検出対象物に固定して使用される。そして、１対の円板３９の間が接近及び離間するような挙動や、一方の円板３９に対して他方の円板３９が任意の方向に傾くような挙動や、一方の円板３９に対して他方の円板３９が中心軸回りに回動する挙動に応じた電力が複数の電磁誘導コイル１２で発電され、その発電状態に応じた無線信号が出力される。
【0060】
また、図１７（Ｂ）に示すように、円板３８Ｃの中心部から支柱３８Ａが起立し、その先端部にマス３８Ｂを有する付加部品３８を用意して、その付加部品３８の円板３８Ｃを電気機器１００Ｉの一方の円板３９に重ねて固定し、他方の円板３９を建物、乗り物、地面等に固定することで、電気機器１００Ｉが受ける振動等を検出することができる。
【0061】
［確認実験］
第１実施形態で説明した電磁誘導コイル１２と磁性弾性体２０とにより発電が行われることを実験にて確認した。具体的には、誘導電流Ｉ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。
第１実施形態で説明した電磁誘導コイル１２と磁性弾性体２０とにより発電が行われることを実験にて確認した。具体的には、誘導電流Ｉ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。
【0062】
Ｉ．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、磁性弾性体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を分散させたものを用いた。なお、ネオジム系磁性粉体は、粒子径の異なるもの（５μｍと１００μｍ）を用いた。磁性弾性体２０は、円柱状であり、磁性弾性体２０の直径は２３ｍｍ、軸長は２３ｍｍである。磁性弾性体２０の着磁条件は、８テスラで３秒間とした。なお、磁性弾性体２０の着磁は、自然長状態と軸方向における５０％圧縮状態とで行った。そして、本実験では、磁性弾性体２０を電磁誘導コイル１２と同軸に配置すると共に、磁性弾性体２０を、自然長状態で電磁誘導コイル１２と中心位置が一致するように配置した。磁性弾性体２０は、電磁誘導コイル１２内に全体が収まっており、軸方向が上下方向となるように配置され、軸方向の一端側から（下方から）圧縮することで磁性弾性体２０を弾性変形させた。
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、磁性弾性体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を分散させたものを用いた。なお、ネオジム系磁性粉体は、粒子径の異なるもの（５μｍと１００μｍ）を用いた。磁性弾性体２０は、円柱状であり、磁性弾性体２０の直径は２３ｍｍ、軸長は２３ｍｍである。磁性弾性体２０の着磁条件は、８テスラで３秒間とした。なお、磁性弾性体２０の着磁は、自然長状態と軸方向における５０％圧縮状態とで行った。そして、本実験では、磁性弾性体２０を電磁誘導コイル１２と同軸に配置すると共に、磁性弾性体２０を、自然長状態で電磁誘導コイル１２と中心位置が一致するように配置した。磁性弾性体２０は、電磁誘導コイル１２内に全体が収まっており、軸方向が上下方向となるように配置され、軸方向の一端側から（下方から）圧縮することで磁性弾性体２０を弾性変形させた。
【0063】
ＩＩ．各実験例の磁性弾性体の詳細
磁性弾性体２０の原料の詳細は、以下の通りである。
磁性弾性体２０の原料の詳細は、以下の通りである。
【0064】
（１）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；（１）ＭＱＦＰ（５μｍ）、マグネクエンチ社製、（２）ＭＱＦＰ（１００μｍ）、マグネクエンチ社製
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；（１）ＭＱＦＰ（５μｍ）、マグネクエンチ社製、（２）ＭＱＦＰ（１００μｍ）、マグネクエンチ社製
【0065】
（２）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
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
【0066】
また、本実験では、発泡エラストマー２１の発泡倍率、ネオジム系磁性粉体の配合比率や粒子径、着磁方法の異なる磁性弾性体２０を用いた（実験例１～５）。各実験例の磁性弾性体２０における着磁条件や各特性値等は、図１９に示す通りである。
【0067】
図１９には、実験例１～５の発泡エラストマーの詳細及び特性が示されている。実験例１は、発泡エラストマー２１の発泡倍率を２倍とし、自然長状態で着磁したもので、ネオジム系磁性粉体の粒子径は５μｍ、質量比率は５０質量％、体積比率は３．３体積％である。実験例２は、発泡エラストマー２１の発泡倍率を４倍としており、ネオジム系磁性粉体の体積比率は１．６体積％となっていて、それ以外は実験例１と同様である。実験例３は、ネオジム系磁性粉体の質量比率を６０質量％としており、体積比率は３．９体積％となっていて、それ以外は実験例１と同様である。実験例４は、軸方向における５０％圧縮状態で着磁していて、それ以外は実験例３と同様である。実験例５は、ネオジム系磁性粉体の粒子径を１００μｍとしていて、それ以外は実験例３と同様である。
【0068】
ＩＩＩ．試験方法
（１）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、直径２３ｍｍ、軸長（厚さ）２３ｍｍの円柱状の磁性弾性体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。
（１）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、直径２３ｍｍ、軸長（厚さ）２３ｍｍの円柱状の磁性弾性体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。
【0069】
（２）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/ｃｍ３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）
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/ｃｍ３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）
【0070】
（３）圧縮永久ひずみ
圧縮永久ひずみは、直径１３ｍｍ、厚さ６．３ｍｍの磁性弾性体２０の試験サンプルを作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２６２：２０１３ Ａ法（小形試験片 ７０℃×２２時間、２５％圧縮）に準拠して、測定を行った。
圧縮永久ひずみは、直径１３ｍｍ、厚さ６．３ｍｍの磁性弾性体２０の試験サンプルを作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２６２：２０１３ Ａ法（小形試験片 ７０℃×２２時間、２５％圧縮）に準拠して、測定を行った。
【0071】
（４）繰返し圧縮ひずみ
繰返し圧縮ひずみは、直径２３ｍｍ、軸長（厚さ）２３ｍｍの磁性弾性体２０の試験サンプルについて、自然長状態（もとの厚さ）に対する軸方向における５０％圧縮を１Ｈｚ（１回／秒）で１０万回行い、この繰返し圧縮試験前後での厚さの変化量を測定して、以下の計算式から算出した。なお、この測定は、常温（２３℃）で行った。
繰返し圧縮ひずみ（％）＝（圧縮試験前の厚み－圧縮試験後の厚み）／（圧縮試験前の厚み）×１００
繰返し圧縮ひずみは、直径２３ｍｍ、軸長（厚さ）２３ｍｍの磁性弾性体２０の試験サンプルについて、自然長状態（もとの厚さ）に対する軸方向における５０％圧縮を１Ｈｚ（１回／秒）で１０万回行い、この繰返し圧縮試験前後での厚さの変化量を測定して、以下の計算式から算出した。なお、この測定は、常温（２３℃）で行った。
繰返し圧縮ひずみ（％）＝（圧縮試験前の厚み－圧縮試験後の厚み）／（圧縮試験前の厚み）×１００
【0072】
（５）表面磁束密度
表面磁束密度は、直径２３ｍｍ、軸長（厚さ）２３ｍｍの磁性弾性体２０の試験サンプルを作製し、軸方向の両端面である上面及び下面の中心の磁束密度を各１０回（合計２０回）、ガウスメーター（「ＭＧ－６０１」、マグナ社製）を用いて測定し、その平均値を算出することで得た。また、表面磁束密度は、自然長状態と、軸方向において自然長状態から１０％、２５％、５０％圧縮した圧縮状態との磁性弾性体２０について測定し、自然長状態に対する各圧縮状態の表面磁束密度の変化率を算出した。
表面磁束密度は、直径２３ｍｍ、軸長（厚さ）２３ｍｍの磁性弾性体２０の試験サンプルを作製し、軸方向の両端面である上面及び下面の中心の磁束密度を各１０回（合計２０回）、ガウスメーター（「ＭＧ－６０１」、マグナ社製）を用いて測定し、その平均値を算出することで得た。また、表面磁束密度は、自然長状態と、軸方向において自然長状態から１０％、２５％、５０％圧縮した圧縮状態との磁性弾性体２０について測定し、自然長状態に対する各圧縮状態の表面磁束密度の変化率を算出した。
【0073】
（６）発電量
発電量は、図１８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磁性弾性体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。磁性弾性体２０に対する振動変形の条件は、圧縮率（ストローク量）３水準、周波数３水準の組み合わせからなる９条件とし、上記電圧の測定を各条件について行った。具体的には、振幅の水準は、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ（変位量）であり、周波数の水準は、１Ｈｚ、５Ｈｚ、１０Ｈｚである。
発電量は、図１８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磁性弾性体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。磁性弾性体２０に対する振動変形の条件は、圧縮率（ストローク量）３水準、周波数３水準の組み合わせからなる９条件とし、上記電圧の測定を各条件について行った。具体的には、振幅の水準は、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ（変位量）であり、周波数の水準は、１Ｈｚ、５Ｈｚ、１０Ｈｚである。
【0074】
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、磁性弾性体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、磁性弾性体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、磁性弾性体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、磁性弾性体２０に常に接する。
【0075】
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。
【0076】
ＩＶ．試験結果
実験例１～５は、何れも発泡エラストマー２１がポリウレタンエラストマーからなるため、圧縮永久ひずみが２１～２５％、繰返し圧縮ひずみが１３～１８％と、良好な結果となっている。
実験例１～５は、何れも発泡エラストマー２１がポリウレタンエラストマーからなるため、圧縮永久ひずみが２１～２５％、繰返し圧縮ひずみが１３～１８％と、良好な結果となっている。
【0077】
実験例１～実験例３の自然長状態の表面磁束密度は、それぞれ９．２ｍＴ、４．６ｍＴ、１０．３ｍＴであり、ネオジム系磁性粉体の体積比率が大きい方が、表面磁束密度は大きくなっている。実験例３と実験例５の自然長状態の表面磁束密度は、１０．３ｍＴと１４．６ｍＴであり、ネオジム系磁性粉体の粒子径が大きい方が、表面磁束密度は大きくなることが分かる。実験例３と実験例４の自然長状態の表面磁束密度は、１０．３ｍＴと９．２ｍＴであり、実験例３の方が大きいが、１０％、２５％、５０％圧縮した状態の表面磁束密度は、それぞれ、１０．５ｍＴと９．９ｍＴ、１０．７ｍＴと１０．６ｍＴ、１０．９ｍＴと１２．６ｍＴであり、その変化の割合は、それぞれ、１．９％と７．６％、３．９％と１５．２％、５．８％と３７．０であった。５０％圧縮した状態では、実験例４の方が表面磁束密度は大きくなっている。これは、圧縮されると、ネオジム系磁性粉体の分布密度が増大することに加え、ネオジム系磁性粉体の磁気モーメントの向きが自然長状態に比べて揃うことで、上記関係式（Ｂ）の単位体積当たりのネオジム系磁性粉体の数ｎと磁気モーメントの平均値ｍｚの両方が大きくなり、磁化Ｍｚが大きくなり、自然長状態に比べ、変化の割合も大きくなったと考えられる。そして、磁化Ｍｚが大きくなった結果、磁束密度Ｂｚが大きくなったと考えられる（関係式（Ａ）参照）。また、実験例３では、５０％圧縮しても自然長状態に対する表面磁束密度の変化の割合が５．８％であるが、実験例４では、１０％圧縮で自然長状態に対する変化の割合が７．６％となっており、弾性変形の程度が小さくても表面磁束密度（磁束密度）の変化を大きくすることが可能となる。
【0078】
実験例１と実験例３の発電量を比較すると、ネオジム系磁性粉体の質量比率（体積比率）が大きい方が、発電量が大きくなっていることが分かる。また、圧縮率（変位量）が大きく、周波数を大きくした方が、発電量がより大きくなっていることが分かる。
【0079】
［他の実施形態］
（１）磁性弾性体２０の弾性変形に伴う磁束密度の変化を利用して部材の挙動等を検出する装置として、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）等の磁気センサを磁性弾性体２０に対向配置する構成も考えられる。
（１）磁性弾性体２０の弾性変形に伴う磁束密度の変化を利用して部材の挙動等を検出する装置として、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）等の磁気センサを磁性弾性体２０に対向配置する構成も考えられる。
【0080】
(２)前述した全ての電気機器１００Ａ～１００Ｉは、発電部１０で発電された電力で作動するようになっていたが、発電部１０を発電部として利用せず、電力は電池又は外部電源(例えば、商用電源）で確保し、発電部１０を、外力や部材の変形等を検出する検出部としてのみ使用する構成としてもよく、負荷部を備えなくてもよい。
【0081】
（３）上記した第９実施形態の電気機器１００Ｉが捻り変形にも曲げ変形にも伸縮変形にも使用可能であるのと同様に、上述した全ての電気機器１００Ａ～１００Ｉは、他の使用方法で使用してもよい。また、電気機器１００Ａ～１００Ｉの負荷部に含まれる電気的負荷を適宜変更してもよい。
【0082】
（４）前記第１実施形態の磁性弾性体２０は、電磁誘導コイル１２の内側に配置されてたが、磁性弾性体２０の磁性粉体２２による磁界が電磁誘導コイル１２の内側を貫通するものであれば、磁性弾性体２０は電磁誘導コイル１２の外部に配置されていてもよい。
【0083】
（５）上記実施形態では、磁性弾性体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。
【0084】
（６）上記実施形態では、磁性弾性体２０が、円柱状であったが、これに限定されるものではなく、長方形状であっても、球状であってもよい。また、上述したバウンドストッパ（図１１（Ｂ）参照）等の製品形状であってもよい。
【0085】
（７）上記実施形態では、電磁誘導コイル１２と磁性弾性体２０が同軸に配置されていたが、電磁誘導コイル１２と磁性弾性体２０の中心軸が互いにずれて平行に配置されていてもよいし、互いに傾斜していてもよい。
【0086】
（８）磁性弾性体２０は、発泡エラストマー２１に磁性粉体２２を分散配置した構造になっているので、任意の形状に容易にカットすることができ、かつ、カット体もＮ極とＳ極を有する磁石となるので、磁性弾性体２０をおもちゃに用いてもよい。また、磁性弾性体２０は、フェライト磁石等に比べて、軽量であるので、他の磁石等の磁力で浮かせる用途に用いることもできる。
【0087】
（９）上記実施形態では、磁性弾性体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。
【0088】
＜付記＞
以下、上記実施形態から抽出される発明群の特徴について、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。
以下、上記実施形態から抽出される発明群の特徴について、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。
【0089】
［特徴Ａ１］
電磁誘導コイルと、着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、前記整流部から受電して作動する負荷部と、を備える電気機器。
電磁誘導コイルと、着磁した磁性粉体を含有し、前記電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させると共に外力を受けて弾性変形すると前記磁界の磁束密度が変化する弾性体と、前記磁束密度の変化により前記電磁誘導コイルに誘起される誘導電流を整流する整流部と、前記整流部から受電して作動する負荷部と、を備える電気機器。
【0090】
特徴Ａ１の電気機器は、着磁した磁性粉体を含有し、電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させる弾性体を有する。このような弾性体が外力を受けて弾性変形すると、電磁誘導コイルを貫通する磁界の磁束密度が変化し、電磁誘導による自己発電が行われる。そして、電磁誘導コイルに流れる誘導電流が整流されて負荷部に付与され、負荷部が駆動される。このように、特徴Ａ１の電気機器は、従来の電気機器が有する回転機に比べ、簡素な構造を有する弾性体で自己発電を行うことができる。
【0091】
［特徴Ａ２］
前記負荷部には、前記整流部からの受電に応じて無線信号を出力する無線回路が含まれる特徴Ａ１に記載の電気機器。
前記負荷部には、前記整流部からの受電に応じて無線信号を出力する無線回路が含まれる特徴Ａ１に記載の電気機器。
【0092】
特徴Ａ２の電気機器は、自己発電を行う上に無線回路を備えるので、設置場所の自由度が高くなる。
【0093】
［特徴Ａ３］
前記無線回路は、前記整流部から受電する度に無線信号を出力して前記弾性体が外力を受けたことを報知する特徴Ａ２に記載の電気機器。
前記無線回路は、前記整流部から受電する度に無線信号を出力して前記弾性体が外力を受けたことを報知する特徴Ａ２に記載の電気機器。
【0094】
特徴Ａ３の電気機器は、外力を受ける部位に設置して、遠隔地から外力の状況を監視することができる。
【0095】
［特徴Ａ４］
前記負荷部には、前記誘導電流に基づいて前記外力を特定するための検出データを生成する検出回路と、前記検出データを無線送信する無線回路と、が含まれる特徴Ａ１から特徴Ａ３の何れか１に記載の電気機器。
前記負荷部には、前記誘導電流に基づいて前記外力を特定するための検出データを生成する検出回路と、前記検出データを無線送信する無線回路と、が含まれる特徴Ａ１から特徴Ａ３の何れか１に記載の電気機器。
【0096】
特徴４の電気機器は、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。
【0097】
［特徴Ａ５］
前記整流部には、前記誘導電流により充電されかつ前記負荷部に給電可能な二次電池が含まれる特徴Ａ１から特徴Ａ４の何れか１に記載の電気機器。
前記整流部には、前記誘導電流により充電されかつ前記負荷部に給電可能な二次電池が含まれる特徴Ａ１から特徴Ａ４の何れか１に記載の電気機器。
【0098】
特徴５では、二次電池を備えたことで負荷部への給電が安定する。
【0099】
［特徴Ａ６］
前記弾性体の弾性変形に伴って前記磁性粉体の磁気モーメントの向きが変化して前記電磁誘導コイルを貫通する前記磁界の磁束密度が変化する特徴Ａ１から特徴Ａ５の何れか１に記載の電気機器。
前記弾性体の弾性変形に伴って前記磁性粉体の磁気モーメントの向きが変化して前記電磁誘導コイルを貫通する前記磁界の磁束密度が変化する特徴Ａ１から特徴Ａ５の何れか１に記載の電気機器。
【0100】
磁界の磁束密度を変化させるために、弾性体の変形により電磁誘導コイルを貫通する磁界を発生させる磁性粉体の分布密度を変化させてもよいし、特徴６のように、磁性粉体の磁気モーメントの向きが電磁誘導コイルの軸方向に揃った状態と揃わない状態とに変化させてもよい。
【0101】
［特徴Ａ７］
前記電磁誘導コイルは、前記弾性体を受容する空間を内側に有する環状又は筒状をなすように巻回され、前記弾性体を、前記電磁誘導コイルの巻回軸方向に伸縮させるように前記外力を伝達する伸縮支持機構を備える特徴Ａ１から特徴Ａ６の何れか１に記載の電気機器。
前記電磁誘導コイルは、前記弾性体を受容する空間を内側に有する環状又は筒状をなすように巻回され、前記弾性体を、前記電磁誘導コイルの巻回軸方向に伸縮させるように前記外力を伝達する伸縮支持機構を備える特徴Ａ１から特徴Ａ６の何れか１に記載の電気機器。
【0102】
特徴７によれば、コンパクトな構造で効率良く発電を行うことができる。
【0103】
［特徴Ａ８］
前記弾性体を、前記電磁誘導コイルの巻回軸を中心に捻れられるように前記外力を伝達する捻り支持機構を備える特徴Ａ１から特徴Ａ６の何れか１に記載の電気機器。
前記弾性体を、前記電磁誘導コイルの巻回軸を中心に捻れられるように前記外力を伝達する捻り支持機構を備える特徴Ａ１から特徴Ａ６の何れか１に記載の電気機器。
【0104】
特徴８では、回転する外力を利用して発電を行うことができる。
【0105】
［特徴Ａ９］
前記弾性体は、発泡エラストマーである、特徴Ａ１から特徴Ａ８の何れか１に記載の電気機器。
前記弾性体は、発泡エラストマーである、特徴Ａ１から特徴Ａ８の何れか１に記載の電気機器。
【0106】
特徴Ａ９の弾性体は、発泡エラストマーであるので圧縮されると気泡が潰れ、伸びると気泡が膨らむ。これにより、伸縮変形に伴った伸縮方向と直交する方向のサイズの変化が抑えられ、弾性体とその周囲の部品との干渉を抑えることができる。
【0107】
［特徴Ａ１０］
前記発泡エラストマーは、ポリウレタンエラストマーであり、前記磁性粉体の粒子径は、３～２００μｍである、特徴Ａ９に記載の電気機器。
前記発泡エラストマーは、ポリウレタンエラストマーであり、前記磁性粉体の粒子径は、３～２００μｍである、特徴Ａ９に記載の電気機器。
【0108】
特徴Ａ１０は、弾性体が、ポリウレタンエラストマーであるので、弾性体の原料の硬化を速くすることができる。例えば、弾性体が非発泡のシリコンゴムである場合、弾性体の硬化に時間がかかるため、弾性体の硬化中に磁性粉体が沈降し、弾性体内での磁性粉体の分散が不均一となり易い。これに対し、特徴Ａ１０では、磁性粉体が沈降する前に弾性体の原料を硬化することができ、磁性粉体を弾性体内に均一に分散させることができる。これにより、１００μｍ以上の粒子径の磁性粉体であっても容易に分散させることが可能となり、弾性体の磁束密度を大きくすることが可能となる。また、弾性体の成形性や変形の容易性等の観点から、磁性粉体の粒子径は、２００μｍ以下であることが好ましい。
【0109】
［特徴Ａ１１］
前記発泡エラストマーは、発泡倍率が１．４～６倍でありかつ少なくとも連続気泡構造の部分を有する、特徴Ａ９又は特徴Ａ１０に記載の電気機器。
前記発泡エラストマーは、発泡倍率が１．４～６倍でありかつ少なくとも連続気泡構造の部分を有する、特徴Ａ９又は特徴Ａ１０に記載の電気機器。
【0110】
特徴Ａ１１では、発泡エラストマーが、１．４～６倍の発泡倍率となっていて、少なくとも連続気泡構造を有するので、弾性体を成形し易く、かつ弾性変形させ易くすることができ、弾性体の磁束密度を変化させ易くすることができる。その結果、回路に誘導電流を発生させ易くすることが可能となる。また、発泡エラストマーが少なくとも連続気泡構造となる部分を有するため、成形後に発泡エラストマーが縮む（いわゆる、シュリンクする）ことを、抑制可能となる。なお、上記発泡倍率は、弾性体の発泡倍率ではなく、発泡エラストマー単体の発泡倍率を示している。
【0111】
［特徴Ａ１２］
前記磁性粉体は、硬質の強磁性材料からなり、前記発泡エラストマーに対する前記磁性粉体の質量濃度は、４０～８０％であり、前記発泡エラストマーに対する前記磁性粉体の体積濃度は、１．０～３．５％である、特徴Ａ９から特徴Ａ１１の何れか１に記載の電気機器。
前記磁性粉体は、硬質の強磁性材料からなり、前記発泡エラストマーに対する前記磁性粉体の質量濃度は、４０～８０％であり、前記発泡エラストマーに対する前記磁性粉体の体積濃度は、１．０～３．５％である、特徴Ａ９から特徴Ａ１１の何れか１に記載の電気機器。
【0112】
特徴Ａ１２では、弾性体を弾性変形させ易くしつつ、弾性体の磁束密度の変化を大きくすることが可能となる。
【0113】
［特徴Ａ１３］
ＪＩＳ Ｋ ６２６２：２０１３ Ａ法に準拠した前記弾性体の圧縮永久ひずみが、３０％以下である、特徴Ａ１から特徴Ａ１２の何れか１に記載の電気機器。
ＪＩＳ Ｋ ６２６２：２０１３ Ａ法に準拠した前記弾性体の圧縮永久ひずみが、３０％以下である、特徴Ａ１から特徴Ａ１２の何れか１に記載の電気機器。
【0114】
［特徴Ａ１４］
１Ｈｚで１０万回５０％圧縮を繰返した場合の前記弾性体の繰返し圧縮ひずみが、２０％以下である、特徴Ａ１から特徴Ａ１３の何れか１に記載の電気機器。
１Ｈｚで１０万回５０％圧縮を繰返した場合の前記弾性体の繰返し圧縮ひずみが、２０％以下である、特徴Ａ１から特徴Ａ１３の何れか１に記載の電気機器。
【0115】
特徴Ａ１３，１４によれば、発泡エラストマー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、発泡エラストマーのヘタリが低減され、弾性体が繰返しの使用に一層好適となる。
【0116】
［特徴Ａ１５］
特徴Ａ１から特徴Ａ１４の何れか１に記載の電気機器を製造する製造方法であって、前記磁性粉体を前記弾性体内に分散させ、前記弾性体を弾性変形させた状態で、その圧縮方向に前記磁性粉体を着磁する電気機器の製造方法。
特徴Ａ１から特徴Ａ１４の何れか１に記載の電気機器を製造する製造方法であって、前記磁性粉体を前記弾性体内に分散させ、前記弾性体を弾性変形させた状態で、その圧縮方向に前記磁性粉体を着磁する電気機器の製造方法。
【0117】
特徴Ａ１５の製造方法によれば、圧縮されたときに磁束密度の変化量が大きな弾性体を容易に製造することができる。
【0118】
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】
【0119】
１０ 発電部
１２，１２Ｖ 電磁誘導コイル
２０，２０Ｖ，２０Ｗ 磁性弾性体（弾性体）
２１ 発泡エラストマー
２２ 磁性粉体
３５ アジャスト機構
９１，９１Ｖ，９１Ｗ 整流部
９１Ａ 二次電池
９２．９２Ｖ 負荷部
１００Ａ～１００Ｉ 電気機器
１２，１２Ｖ 電磁誘導コイル
２０，２０Ｖ，２０Ｗ 磁性弾性体（弾性体）
２１ 発泡エラストマー
２２ 磁性粉体
３５ アジャスト機構
９１，９１Ｖ，９１Ｗ 整流部
９１Ａ 二次電池
９２．９２Ｖ 負荷部
１００Ａ～１００Ｉ 電気機器
【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】