[發明專利]發電元件、發電元件的制造方法以及致動器

有效

• 申請號: 201780024062.8
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN109075724B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 上野敏幸
• 申請（專利權）人: 國立大學法人金澤大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 方挺;陰亮

本發明提供一種逆磁致伸縮型的發電元件、發電元件的制造方法以及致動器，所述發電元件能夠增加電動勢并降低制造成本從而可以實現量產。本發明的發電元件包括：磁軛框架，該磁軛框架由磁性材料制成，并具有用于形成閉合磁回路的屈曲部；磁性部，形成在所述磁軛框架的一部分中；磁致伸縮板，由磁致伸縮材料制成；線圈；以及磁體，其中，所述磁性部具有用于向所述磁致伸縮板施加均勻的壓縮力或拉伸力的剛性和形狀，并且由于所述磁體的磁偏而達到磁飽和狀態，所述磁致伸縮板安裝在所述磁軛框架上并與所述磁性部平行，所述線圈卷繞在由所述磁致伸縮板和所述磁性部形成的平行梁部和/或所述磁軛框架上，當施加外力時所述磁致伸縮板伸長或收縮從而進行發電。

技術領域

本發明涉及利用逆磁致伸縮效應的發電元件，特別涉及能夠增加電動勢并降低制造成本從而可以實現量產的發電元件、發電元件的制造方法以及致動器。

背景技術

近幾年，利用身邊的振動所開發的發電技術取得進展，其中的一種技術利用強磁體的磁致伸縮效應。

磁致伸縮效應是指當對強磁體施加磁場時(當強磁體被磁化時)產生變形的效果，由磁致伸縮效應引起的產生大量變形的材料被稱為磁致伸縮材料。

磁致伸縮材料還具有逆磁致伸縮效應，該效應是由于外力的施加導致內部產生壓縮/拉伸的應力而變形，并極大地改變磁化(磁力線)，例如，還存在受到壓縮力之后改變1特斯拉以上的磁力線的材料。利用逆磁致伸縮效應所產生的磁通量的時間變化的發電元件，可以在施加很小的外力的情況下高效地發電，因此備受矚目。(專利文獻1和2)

圖33表示利用逆磁致伸縮效應的發電元件的一般結構。

該發電元件200大致由發電部201、框架202以及磁體203構成。

發電部201包括：磁致伸縮棒201a，由磁致伸縮材料制成；線圈201b，卷繞在磁致伸縮棒201a上；以及磁棒201c，具有用于向磁致伸縮棒201a施加均勻的壓縮力或拉伸力的剛度和形狀，并且與磁致伸縮棒201a平行布置。

框架202由屈曲成コ字形狀的磁性材料制成，其一端是固定端，另一端是自由端，其間具有屈曲部分。通過切除框架202的外表面的一部分來形成凹部，并且將磁致伸縮棒201a配合在該凹部中，其兩端通過焊錫或焊接等方法接合到框架202。此外，通過將磁體203安裝在框架202的內側面，使框架202的一部分具有背軛的功能，并且，在未安裝該磁體203的一側的內側面和該磁體203之間形成間隙204。

另外，形成一種構造，該構造通過向框架202的一部分施加外力來振動框架202，并利用逆磁致伸縮效應使發電部201發電。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本第4905820號發明專利公報

專利文獻2：國際專利申請第2015/141414號公開公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

然而，上述現有技術具有以下的問題。

即，作為用于增加發電部中的電動勢(電壓)的方法，可以考慮增加線圈的匝數，但是，由于需要將線圈放置在夾在磁致伸縮棒和磁棒之間的空間中，所以存在難以大幅增加線圈的匝數的問題。此外，還可以考慮通過減小線圈的線徑來增加匝數，但是，也存在線徑的減小導致線圈的電阻增加的問題。

另外，當通過焊錫或焊接等方法將磁致伸縮棒的兩端連結到框架時，還存在溫度的升高使線圈的包覆層熔化的問題。

另外，由于形狀變得復雜，例如，通過切掉框架的一部分來形成凹部，因此，框架的制造過程中需要進行電火花線切割加工等花費時間的工序，這也成為增加發電元件的制造成本的一個原因。