[發(fā)明專利]發(fā)電元件及致動(dòng)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980058164.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112689945A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 上野敏幸;南谷保
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)立大學(xué)法人金澤大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K35/02
• 分類號(hào): H02K35/02;H02N2/12;H02N2/18
• 代理公司: 北京戈程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽(yáng)

提供一種電動(dòng)勢(shì)增加、可以低成本而大量生產(chǎn)的振動(dòng)發(fā)電用的發(fā)電元件及致動(dòng)器。發(fā)電元件1中，主串聯(lián)磁路100由以下構(gòu)件構(gòu)成：磁軛110，其由磁性材料構(gòu)成且隔著コ字狀的彎曲部位112，其中一個(gè)端部成為固定端113，另一端部成為自由端111；主磁石120，其對(duì)磁軛賦予磁偏；以及第1間隙130，其形成在與自由端連接的位置；并且輔助串聯(lián)磁路200由以下構(gòu)件構(gòu)成：輔助軛210，其由磁性材料構(gòu)成且安裝于磁軛上；輔助磁石220，其對(duì)輔助軛賦予磁偏；第2間隙230，其隔著自由端而形成在與第1間隙對(duì)向的位置；磁軛；主磁石；以及第1間隙。利用如下情況，即，通過(guò)外力的附加，自由端振動(dòng)，第1間隙與第2間隙的磁阻相反地增減的情況，而使通過(guò)卷繞于磁軛上的線圈140的內(nèi)部的主磁通150的變化量增加。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種振動(dòng)發(fā)電用的發(fā)電元件及致動(dòng)器。

背景技術(shù)

近年來(lái)，利用身旁的振動(dòng)而發(fā)電的技術(shù)的開(kāi)發(fā)持續(xù)進(jìn)行中，該技術(shù)之一有利用強(qiáng)磁性體的磁致伸縮效應(yīng)。

所謂磁致伸縮效應(yīng)，是指于對(duì)強(qiáng)磁性體賦予磁場(chǎng)時(shí)(強(qiáng)磁性體磁化時(shí))變形的效果，由磁致伸縮效應(yīng)所引起的變形量大的材料稱為磁致伸縮材料。

磁致伸縮材料亦具備如下的反磁致伸縮效應(yīng)：通過(guò)因外力的附加而于其內(nèi)部產(chǎn)生的壓縮/拉伸應(yīng)力而變形，使磁化(磁力線)大幅度變化。例如存在受到壓縮力而磁力線改變1特斯拉以上的磁致伸縮材料。利用由反磁致伸縮效應(yīng)所引起的磁通的時(shí)間性變化的發(fā)電元件對(duì)于小的外力的附加，可以高效率來(lái)發(fā)電，因此受到極大關(guān)注(專利文獻(xiàn)1及2)。

圖27(a)中示出利用反磁致伸縮效應(yīng)的發(fā)電元件的一般構(gòu)成。

該發(fā)電元件大致由發(fā)電部、磁軛及磁石構(gòu)成。

發(fā)電部大致由以下構(gòu)件構(gòu)成：磁致伸縮板，其由磁致伸縮材料構(gòu)成；線圈，其卷繞于磁致伸縮板上；以及磁性部，其具有用以對(duì)磁致伸縮板施加均勻的壓縮力或拉伸力的剛性及形狀，且與磁致伸縮板平行地配置。

磁軛由彎曲為コ字狀的磁性材料構(gòu)成，且隔著該彎曲部位，其中一個(gè)端部成為固定端，另一端部成為自由端。自由端與固定端及彎曲部位相比較，寬度變窄，該變窄的部位相當(dāng)于磁性部。于磁性部的上表面固定有磁致伸縮板。于固定端的內(nèi)表面(上表面)安裝有磁石，于磁石與自由端的內(nèi)表面(下表面)之間形成有空隙。

而且，從圖27(b)所示的靜止?fàn)顟B(tài)起，使振動(dòng)源驅(qū)動(dòng)，使自由端及固定端振動(dòng)，于圖27(c)所示的自由端及固定端打開(kāi)的狀態(tài)下，使磁致伸縮板的內(nèi)部產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，于圖27(d)所示的關(guān)閉狀態(tài)下產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，由此，形成利用反磁致伸縮效應(yīng)而由發(fā)電部進(jìn)行發(fā)電的結(jié)構(gòu)。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)1]日本專利第4905820號(hào)公報(bào)

[專利文獻(xiàn)2]國(guó)際公開(kāi)第2015/141414號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

[發(fā)明所欲解決的問(wèn)題]

但，上述現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生如下所述的問(wèn)題。

如圖28所示，因外力的附加而自由端及固定端振動(dòng)，于在磁致伸縮板的內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力由壓縮轉(zhuǎn)為拉伸之間，通過(guò)磁致伸縮板的磁通的磁通密度增加(參照箭頭A)，與此相對(duì)，通過(guò)磁性部的磁通的磁通密度減少(參照箭頭B)。發(fā)電部中的電動(dòng)勢(shì)(感應(yīng)電壓或感應(yīng)電流)與通過(guò)線圈的內(nèi)部的磁通(磁力線)的時(shí)間變化的大小成比例，因此如現(xiàn)有技術(shù)般，于通過(guò)磁致伸縮板的磁通的磁通密度增加/減少時(shí)，通過(guò)磁性部的磁通的磁通密度減少/增加，成為使電動(dòng)勢(shì)下降的重要因素。

又，若使用磁致伸縮材料，則發(fā)電元件的制造成本升高，因此謀求可以更低的成本而大量生產(chǎn)的振動(dòng)發(fā)電用的發(fā)電元件。

本發(fā)明考慮到上述問(wèn)題，目的為提供一種電動(dòng)勢(shì)增加、可以低成本而大量生產(chǎn)的振動(dòng)發(fā)電用的發(fā)電元件及致動(dòng)器。