專利名稱：發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過手動進行發(fā)電操作的發(fā)電裝置。
背景技術：
目前已經(jīng)在使用諸如便攜式音樂播放器、手機、手電筒和便攜式游戲機等便攜式 電子裝置，這些便攜式電子裝置包括通過手動操作進行發(fā)電的發(fā)電裝置以作為電源。
作為上述發(fā)電裝置，人們已經(jīng)提出了這樣的發(fā)電裝置在該發(fā)電裝置中，螺線管 線圈纏繞在非磁性管狀殼體的外周上，并且永磁體在該管狀殼體中作往復運動，從而基于 法拉第定律(Faraday' s law)進行發(fā)電(見日本專利申請公開公報No. HEI 10-174411、 No. 2002-374661、 No. 2002-281727、No. 2005-33917、 No.2006-296144和No. 2005-94832)。
當使用上述發(fā)電裝置進行發(fā)電時，使用者抓住裝配有該發(fā)電裝置的電子裝置，并 且通過使用者的手臂使電子裝置作往復運動，從而使永磁體在螺線管線圈中作往復運動。
然而，在上述相關技術的發(fā)電裝置中，當使發(fā)電裝置作往復運動時，很難評估作為 發(fā)電裝置往復運動的量度值的速度和強度。 因此，例如會出現(xiàn)如下的不利情況往復運動的速度或者強度可能太小而不能獲 得足夠的發(fā)電量，或者往復運動的速度或者強度可能太大而使得使用者的手臂疲勞。這不 利于提高使用的簡便性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明期望提供一種方便用戶使用并且有利于有效發(fā)電的發(fā)電裝置。 本發(fā)明一實施例提供一種發(fā)電裝置，其包括殼體、永磁體、線圈、電路單元、檢測單 元和聲音產(chǎn)生單元。所述殼體包括內(nèi)部空間。所述永磁體被設置在所述內(nèi)部空間中并能夠 作往復運動。所述線圈被設置在所述內(nèi)部空間的外周上。所述電路單元把通過使所述永磁 體作往復運動在所述線圈中生成的電壓作為電能輸出。所述檢測單元檢測所述電壓的特 性。所述聲音產(chǎn)生單元基于所述檢測單元的檢測結果產(chǎn)生與所述電壓的周期和振幅中的至 少一者相關的聲音。 另外，本發(fā)明另一實施例提供一種發(fā)電裝置，其包括機械振動構件、壓電構件、電 路單元、檢測單元和聲音產(chǎn)生單元。所述機械振動構件包括用作自由振動的波腹的自由端 以及支撐所述自由端并用作所述自由振動的波節(jié)的支撐端。所述壓電構件被設置在位于所 述機械振動構件的自由端與支撐端之間的作用點處，并且通過所述機械振動構件的振動而 被施加壓力。所述電路單元把由于通過施加壓力所引起的應變而在所述壓電構件中生成的電壓作為電能輸出。所述檢測單元檢測所述電壓的特性。所述聲音產(chǎn)生單元基于所述檢測
單元的檢測結果產(chǎn)生與所述電壓的周期和振幅中的至少一者相關的聲音。 根據(jù)本發(fā)明的各實施例，能夠基于通過使發(fā)電裝置作往復運動而生成的電壓的特
性的檢測結果，來產(chǎn)生與該電壓的周期和振幅中的至少一者相關的聲音。
因此，能夠在聽取上述聲音的同時對發(fā)電裝置的往復運動的速度或者強度進行調(diào)
節(jié)，從而有效地發(fā)電，這有利于在具有良好可用性的同時進行有效地發(fā)電。


通過下面對附圖所示的本發(fā)明最佳實施例的詳細說明，能更清楚地理解本發(fā)明的 上述及其它目的、特征和優(yōu)點。
圖1是示出了第一實施例發(fā)電裝置的結構的截面圖；
圖2是示出了該發(fā)電裝置的結構的框圖；
圖3是示出了該發(fā)電裝置的具體示例的框圖； 圖4A是中間構件的正視圖，圖4B是在圖4A的箭頭B的方向上看到的中間構件的 側視圖； 圖5A是帽構件的正視圖，圖5B是沿圖5A的線B_B截取的帽構件的截面圖；
圖6A是交流(alternating-current, AC)電壓的波形圖，圖6B是分切信號的波形 圖，圖6C是檢測信號的波形圖； 圖7A、圖7B和圖7C分別是示出了通過測量使發(fā)電裝置作往復運動從而在線圈中
生成的AC電壓(發(fā)電電壓)，由此獲得的結果示例的波形圖； 圖8是第二實施例發(fā)電裝置的截面圖； 圖9是示出了第二實施例發(fā)電裝置的變形例的截面圖； 圖10是第三實施例發(fā)電裝置的截面圖； 圖11是示出了第三實施例發(fā)電裝置的第一變形例的截面圖；
圖12是示出了第三實施例發(fā)電裝置的第二變形例的截面圖；
圖13是示出了第三實施例發(fā)電裝置的第三變形例的截面圖；
圖14是第四實施例發(fā)電裝置的發(fā)電單元的結構圖；以及
圖15是示出了第四實施例發(fā)電裝置的結構的框圖。
具體實施方式

第一實施例 首先，參照

本發(fā)明的實施例。
圖1是示出了第一實施例的發(fā)電裝置10的結構的截面圖。 圖2是示出了發(fā)電裝置10的結構的框圖，圖3是示出了發(fā)電裝置10的具體示例 的框圖。 發(fā)電裝置IO包括圖1所示的殼體12、空間部(內(nèi)部空間)14、引導軸16、永磁體 18、線圈20、緩沖構件22和屏蔽罩24，并且還包括圖2所示的電路單元40、檢測單元42和 聲音產(chǎn)生單元44。 殼體12由非磁性非導電材料制成。在本實施例中，殼體12由合成樹脂制成。
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在本實施例中，殼體12包括管狀部1202、第一端面壁1204和第二端面壁1206。管 狀部1202具有圓形截面并且管狀部1202的長度大于其外徑。第一端面壁1204具有圓形 形狀并堵住管狀部1202的伸長方向上的一端，第二端面壁1206具有圓形形狀并堵住管狀 部1202的伸長方向上的另一端。 第一端面壁1204與管狀部1202 —體形成，并且第二端面壁1206與引導軸16 — 體形成。第二端面壁1206安裝至在管狀部1202的另一端形成的開口部。
空間部14形成在殼體12中?？臻g部14的橫向截面積大于縱向截面積，并且空間 部14在橫向上較長。在本實施例中，空間部14具有圓柱形狀。 引導軸16受到殼體12的支撐，并且在引導軸16的軸心與空間部14的軸線中心 彼此吻合的狀態(tài)下，引導軸16在空間部14的伸長方向上延伸。
弓|導軸16由非磁性非導電材料制成并且被形成為圓柱形狀。 第二端面壁1206與引導軸16的一端一體形成，并且引導軸16的另一端插入到在
第一端面壁1204的中央處形成的孔1204A中并固定于該孔1204A中。 永磁體18能夠相對于引導軸16作往復運動，并且被設置為不會在引導軸16徑向
方向上發(fā)出嘎嘎聲。 在本實施例中，永磁體18由第一永磁體18A和第二永磁體18B構成。 第一永磁體18A和第二永磁體18B是具有相同尺寸和形狀的中空圓柱形狀，并且
在第一永磁體18A和第二永磁體18B各自的內(nèi)周部中形成空心1802。 第一永磁體18A和第二永磁體18B的伸長方向上的兩端分別設成北極和南極。 在本實施例中，第一永磁體18A和第二永磁體18B的相互靠近的部分被磁化成具
有相同的磁極。 第一永磁體18A和第二永磁體18B的外徑被設定為小于管狀部1202的內(nèi)徑，從而 確保在第一永磁體18A及第二永磁體18B的外周面與形成空間部14的殼體12的內(nèi)周面之 間存在著間隙。 第一永磁體18A和第二永磁體18B被保持構件30保持著。 如圖1所示，保持構件30保持第一永磁體18A和第二永磁體18B，并且包括中間構 件32和帽構件34。 中間構件32和帽構件34都由非磁性材料形成。 圖4A是中間構件32的主視圖，圖4B是在圖4A的箭頭B的方向上看到的中間構 件32的側視圖。圖5A是帽構件34的主視圖，圖5B是沿圖5A的線B-B截取的帽構件34 的截面圖。 如圖1、圖4A和圖4B所示，中間構件32包括管狀部3202和凸緣部3204。 管狀部3202呈圓管形狀。在管狀部3202的內(nèi)周部中形成有讓引導軸16插入的
孔3206，并且在管狀部3202的外周部上形成有外周面3208，永磁體18安裝至外周面3208。 凸緣部3204被設置為從外周面3208的伸長方向上的中間部凸出。 在中間構件32的長度方向上的兩端處，形成有結合凹槽3210。 結合凹槽3210包括開口部、線性部和弧形部。開口部在中間構件32長度方向的
各個端面上開口。線性部在中間構件32的長度方向上從開口部延伸?；⌒尾吭诰€性部的
端部處沿著圓周方向延伸。
在結合凹槽3210中，帽構件34的結合凸起3410 (圖5A和圖5B)從開口部插入到線性部。隨后，旋轉(zhuǎn)帽構件34，從而使結合凸起3410插入弧形部，因此，帽構件34連接至中間構件32而不會脫落。 如圖1、圖5A和圖5B所示，帽構件34包括管狀部3402和擋護部3404。 管狀部3402呈圓管形狀。在管狀部3402中，形成有讓引導軸16插入的孔3406。
在管狀部3402的端部形成有結合凸起3410。 在本實施例中，中間構件32的孔3206和帽構件34的孔3406中的至少一者與引導軸16滑動連接。 擋護部3404從管狀部3402的在伸長方向上與結合凸起3410相對的端部處凸出，并且與凸緣部3204 —起將安裝至外周面3208的永磁體18保持著。 如圖1所示，當被保持構件30保持著的第一永磁體18A和第二永磁體18B沿著引導軸16作往復運動時，緩沖構件22吸收由永磁體18與殼體12在引導軸16的伸長方向上的碰撞引起的沖擊。在本實施例中，緩沖構件22由兩個帽構件34的擋護部3404構成。
如圖1所示，線圈20在空間部14的伸長方向上布置在空間部14的外周上，并且永磁體18穿過線圈20內(nèi)部。在本實施例中，線圈20是通過使第一線圈20A和第二線圈20B串聯(lián)而形成的。 第一線圈20A和第二線圈20B被布置在殼體12的外周面上的如下位置處即，第一線圈20A的位置和第二線圈20B的位置夾著殼體12的管狀部1202的伸長方向上的中心，并且按照與管狀部1202的伸長方向上的中心相距相同的距離而被隔開。
屏蔽罩24由磁性材料制成，并且覆蓋著殼體12的外表面。作為上述磁性材料，可以任意地使用通過對諸如冷軋鋼(SPC(冷軋板)材料)等板材進行鈑金加工(sheet-metalprocessing)而獲得的材料。 在本實施例中，屏蔽罩24被形成為圓管形狀，因而在殼體12的外表面上，屏蔽罩24完全覆蓋除了第一端面壁1204和第二端面壁1206之外的管狀部1202。
組裝操作的說明 下面給出對發(fā)電裝置10中的除了電路單元40、檢測單元42和聲音產(chǎn)生單元44之外的部件的組裝說明。 首先，將第一線圈20A和第二線圈20B設置在殼體12的管狀部1202上，并且將屏蔽罩24安裝在管狀部1202的外周面。 此外，將電路單元40電連接至第一線圈20A和第二線圈20B。 將第一永磁體18A和第二永磁體18B設置在保持構件30上。 也就是說，將第一永磁體18A和第二永磁體18B安裝在中間構件32上，然后將帽
構件34安裝至中間構件32上。 在這種情況下，第一永磁體18A和第二永磁體18B的靠近中間構件32的凸緣部3204的部分被磁化成具有相同的磁極。因此，在第一永磁體18A與第二永磁體18B之間有排斥力作用。 該排斥力推動結合凸起3410使其抵靠結合凹槽3210的弧形部，因此，帽構件34被可靠地保持而不會從中間構件32脫落。 這樣，當保持構件30上設置了第一永磁體18A和第二永磁體18B時，將引導軸16插入穿過中間構件32的孔3206和帽構件34的孔3406。 隨后，將引導軸16的一端插入第一端面壁1204的孔1204A，并且將第二端面壁1206安裝并固定至管狀部1202的開口部。
這樣就完成了組裝操作。 下面給出對作為本發(fā)明要點的電路單元40、檢測單元42和聲音產(chǎn)生單元44的說明。 如圖2所示，電路單元40將通過永磁體18的往復運動在線圈20中生成的交流電壓即電動勢作為電能輸出。 電路單元40可以裝配在殼體12中，或者可以被構成為獨立于殼體12。
在本實施例中，例如，電路單元40包括整流電路46和充電單元48。整流電路46對在線圈20中生成的交流電壓(交流電)進行整流，并且充電單元48用通過整流電路46獲得的直流電壓進行充電并將該電壓作為電能(電力)輸出。 此外，充電單元48連接至裝配有發(fā)電裝置10的電子裝置的電源輸入端子，并且來自充電單元48的電力通過該電源輸入端子被供應到電子裝置。 對于整流電路46，如圖2所示，能夠使用各種公知的整流電路，例如包括用于整流的四個二極管Dl D4的整流電路等。 對于充電單元48，可以使用各種公知的可充電電池或者電容器。 檢測單元42檢測在線圈20中生成的電壓的特性，并且將由此獲得的檢測結果供
應到聲音產(chǎn)生單元44。 通過檢測單元42檢測到的電壓特性是電壓的周期和振幅中的至少一者。 圖3是示出了在檢測單元42檢測作為電壓特性的電壓周期的情況下的結構示例的圖。 如圖3所示，檢測單元42包括二極管D5、晶體管TR1、第一電阻器Rl和第二電阻器R2。 在二極管D5中，陽極連接至線圈20的一端，并且陰極通過第一電阻器Rl連接至晶體管TR1的基極。 晶體管TR1的發(fā)射極連接至充電單元48的負極。 晶體管TR1的集電極通過第二電阻器R2連接至充電單元48的正極，并且晶體管TR1的集電極連接至信號處理單元50的輸入端子。 下面參照圖6A、圖6B和圖6C對檢測單元42的操作進行說明。 交流電壓SO是在線圈20中生成的發(fā)電電壓，該交流電壓SO被轉(zhuǎn)換為通過二極管
D5分切的信號Sl。信號Sl通過第一電阻器Rl被供應到晶體管TR1的基極。 因而，分切信號Sl被晶體管TR1放大，因此被二分為具有"H"電平和"L"電平的
脈沖信號從集電極輸出，并作為檢測信號S2被供應到信號處理單元50。 檢測信號S2的周期對應于交流AC電壓SO的周期。 基于通過檢測單元42獲得的檢測結果，聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生與在線圈20中生成的電壓的周期和振幅中的至少一者相關的聲音。在本實施例中，例如，聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生蜂鳴聲作為上述聲音。 聲音產(chǎn)生單元44包括信號處理單元50和揚聲器52。
信號處理單元50產(chǎn)生與檢測信號S2的周期相關的聲音信號S3，并將聲音信號S3供應到揚聲器52。 例如，檢測信號S2的周期越短，則通過信號處理單元50產(chǎn)生的聲音信號S3的頻率越高。檢測信號S2的周期越長，則通過信號處理單元50產(chǎn)生的聲音信號S3的頻率越低。
例如，上述信號處理單元50能夠通過諸如單芯片微型計算機等各種公知電子電路來形成。 揚聲器52被從信號處理單元50供應來的聲音信號S3驅(qū)動，從而產(chǎn)生聲音。
需要注意的是，信號處理單元50基于通過充電單元48的正極和負極供應的電力來進行工作。 下面接著說明發(fā)電裝置10的工作效果。 將本實施例的發(fā)電裝置10預先組裝至諸如便攜式音樂播放器、手機、手電筒和便攜式游戲機等便攜式電子裝置中。 在使用時，抓住電子裝置，并通過使用者的手臂使該電子裝置在發(fā)電裝置10的殼體12的伸長方向上作往復運動。 通過電子裝置的往復運動，永磁體18在線圈20內(nèi)部作往復運動，并且在線圈20中生成的AC電壓SO通過電路單元40被作為電能供應到電子裝置，從而使電子裝置工作。
圖7A、圖7B和圖7C分別是示出了通過測量使發(fā)電裝置10作往復運動因而從線圈20生成的AC電壓S0 (發(fā)電電壓)，獲得的結果示例的波形圖。
波形的周期越短，則發(fā)電裝置10的往復運動的速度越高。 另外，波形的振幅越大，則發(fā)電裝置10的往復運動的加速度越大，S卩，用于使發(fā)電
裝置io作往復運動的力越大。 發(fā)電裝置10的發(fā)電量對應于波形的積分值，S卩，由波形和表示0V的橫軸圍繞起來的面積。 因此，當發(fā)電裝置10的往復運動的速度和加速度變得越大時，發(fā)電量就變得越大，這就能夠有效地發(fā)電。 具體地，圖7A示出了在圖7A 圖7C所示的各情況中發(fā)電裝置10以最大速度和
加速度作往復運動并且獲得的發(fā)電裝置10的發(fā)電量為最大發(fā)電量的情況。 圖7B示出了在圖7A 圖7C所示的各情況中發(fā)電裝置10以中等速度和加速度作
往復運動并且獲得的發(fā)電裝置10的發(fā)電量為中等大小發(fā)電量的情況。 圖7C示出了在圖7A 圖7C所示的各情況中發(fā)電裝置10以最小速度和加速度作
往復運動并且獲得的發(fā)電裝置10的發(fā)電量為最小發(fā)電量的情況。 在本實施例中，從聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音在圖7A的情況下具有最大頻率，在圖7B的情況下具有中等頻率，在圖7C的情況下具有最小頻率。 因此，使用者能夠根據(jù)從聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率高低來調(diào)節(jié)發(fā)電裝置10的往復運動的速度，從而有效地發(fā)電。 也就是說，在聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生較低頻率的聲音的情況下，能夠識別出往復運動的速度較低，而在聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生較高頻率的聲音的情況下，能夠識別出往復運動的速度較高。 因此，通過調(diào)節(jié)往復運動的速度從而使由聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率被設定為中等大小，能夠在長時間內(nèi)有效且連續(xù)地發(fā)電。換句話說，能夠調(diào)節(jié)往復運動的速度或者強度，使得能夠有效且連續(xù)地發(fā)電。
因此，能夠避免往復運動的速度太低而不能獲得足夠電力或者往復運動的速度太高而讓使用者的手臂很快變得疲勞的不利之處，這對于提高使用的舒適性是有利的。
此外，當發(fā)電裝置10作往復運動時，從聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率根據(jù)往復運動的速度而變化。因此，使用者能夠感覺到發(fā)電本身是有趣的事情，因而能夠使發(fā)電裝置10作往復運動而不會對此操作感覺厭煩。 因此，不同于相關技術的現(xiàn)有裝置，發(fā)電裝置10能夠具有諸如趣味性或者娛樂性
的感覺等附加價值，因而對提高發(fā)電裝置10的商業(yè)價值是極其有利的。 在本實施例中，說明了當在線圈20中生成的電壓的周期越短時，聲音產(chǎn)生單元44
基于通過檢測單元42獲得的檢測結果而產(chǎn)生的聲音的頻率越高的情況。 然而，在聲音產(chǎn)生單元44基于通過檢測單元42獲得的檢測結果而產(chǎn)生與在線圈
20中生成的電壓的振幅相關的聲音的情況下，也能夠獲得相同的效果。例如，在產(chǎn)生頻率
較高的聲音的情況下，由于在線圈20中生成的電壓的振幅較大，因而也能夠獲得相同的效果。 在這種情況下，使用者能夠基于通過聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率高低來
調(diào)節(jié)當發(fā)電裝置10作往復運動時的加速度(強度)，從而有效地發(fā)電。 另外，在這種情況下，從聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率根據(jù)發(fā)電裝置10往復
運動的加速度而變化。 此外，在聲音產(chǎn)生單元44基于通過檢測單元42獲得的檢測結果而產(chǎn)生與在線圈20中生成的電壓的周期和振幅都相關的聲音的情況下，也能夠獲得相同的效果。也就是說，在產(chǎn)生頻率較高的聲音的情況下，由于在線圈20中生成的電壓的周期較短或者振幅較大，因此也能夠獲得相同的效果。 在這種情況下，使用者能夠基于通過聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率高低來
調(diào)節(jié)當發(fā)電裝置10作往復運動時的速度和加速度(強度)，從而有效地發(fā)電。 另外，在這種情況下，從聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率根據(jù)發(fā)電裝置10的往
復運動的速度和加速度而變化。 盡管在本實施例中給出了聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生蜂鳴聲的情況的說明，但也能夠采用下述的變形例。 由聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音可以不是簡單的蜂鳴聲，而是音樂(旋律)或者歌曲。 在這種情況下，聲音產(chǎn)生單元44可以改變基于在線圈20中生成的電壓的周期或者振幅而產(chǎn)生的聲音的頻率，或者可以改變基于在線圈20中生成的電壓的周期或者振幅的旋律或歌曲的節(jié)奏。 在這種情況下，能夠進一步提高發(fā)電裝置IO所兼?zhèn)涞闹T如趣味性或者娛樂性的感覺等附加價值，因而，對進一步提高發(fā)電裝置10的商業(yè)價值是極其有利的。
另外，再次參照圖2，能夠逐漸改變由聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的音樂或者歌曲的節(jié)奏，從而選擇性地產(chǎn)生該音樂或者歌曲。由聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的音樂或者歌曲的節(jié)奏可以通過操作與聲音產(chǎn)生單元44連接的操作單元54來選擇。需要注意的是，作為操作單元
1154，可以使用各種公知的操作部件，例如外設在電子裝置上的開關等。 在這種情況下，音樂或者歌曲的節(jié)奏越快，則電子裝置作往復運動的速度就越快
或者強度越大。因此，能夠進一步縮短充電單元48進行充電所需要的時間。 換句話說，使電子裝置以與音樂或者歌曲的節(jié)奏保持步調(diào)一致的速度或者強度作
往復運動，就能夠在享受樂趣的同時來調(diào)節(jié)充電單元48進行充電所需要的時間。 因此，能夠進一步提高發(fā)電裝置IO所兼?zhèn)涞闹T如趣味性或者娛樂性的感覺等附
加價值，這對進一步提高發(fā)電裝置10的商業(yè)價值是更加有利的。 另外，能夠從聲音產(chǎn)生單元44選擇性地產(chǎn)生多種聲音、音樂或者歌曲，并且可以 通過操作與聲音產(chǎn)生單元44連接的操作單元54來選擇由聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音、音 樂或者歌曲的種類。 在這種情況下，使用者能夠根據(jù)使用者的喜好來選擇聲音，因而對進一步提高發(fā) 電裝置10的商業(yè)價值是更加有利的。 另外，由聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音可以是人聲。 再次參照圖2，可以在信號處理單元50中設置通過語音合成來產(chǎn)生人聲的語音合 成單元50A，并且可以通過使用語音合成單元50A從聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生人聲。對于語音 合成單元50A，可以使用各種公知的語音合成電路。 在這種情況下，基于在線圈20中生成的電壓的周期或者振幅從聲音產(chǎn)生單元44
產(chǎn)生的人聲被設定為用于督促使用者將發(fā)電裝置10的往復運動的速度和加速度(強度)
調(diào)節(jié)到適當范圍的短語，也就是，例如設定"加快"、"最合適"、"太快"等短語。 在這種情況下，能夠更加可靠地避免往復運動的速度太低而不能獲得足夠電力或
者往復運動的速度太高而讓使用者的手臂很快變得疲勞的不利之處，這對于提高使用的舒
適性是有利的。 此外，可以基于在線圈20中生成的電壓的周期和振幅中的至少一者來改變由聲 音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的音量。 具體地，當在線圈20中生成的電壓的周期越短或者在線圈20中生成的電壓的振 幅越大時，聲音產(chǎn)生單元44基于通過檢測單元42獲得的檢測結果而產(chǎn)生的聲音的音量越 大。 在這種情況下，使用者能夠根據(jù)從聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的音量來調(diào)節(jié)發(fā)
電裝置10的往復運動的速度和加速度(強度)中的至少一者，從而有效地發(fā)電。 此外，由聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率和音量都可以根據(jù)在線圈20中生成
的電壓的周期和振幅中的至少一者來改變。 在這種情況下，根據(jù)從聲音產(chǎn)生單元44產(chǎn)生的聲音的頻率高低和音量大小，能夠 調(diào)節(jié)發(fā)電裝置IO的往復運動的速度和加速度(強度)中的至少一者，因而能夠有效地發(fā) 電。 第二實施例 下面對第二實施例進行說明。 在第二實施例中，發(fā)電裝置10具有市場上的一次電池或者可充電電池的外形。
圖8和圖9各自是發(fā)電裝置10截面圖。需要注意的是，在本實施例及后面的實施 例中，與第一實施例中相同或者對應的部分和部件用相同的附圖標記或者符號表示，并且省略對它們的說明。 如圖8所示，與第一實施例中相同，發(fā)電裝置10包括殼體12、空間部14、引導軸 16、永磁體18、線圈20、緩沖構件22、屏蔽罩51、電路單元40、檢測單元42和聲音產(chǎn)生單元 44 (后面三個單元是在圖2中示出的那樣)。 發(fā)電單元10具有與市場上的一次電池或者可充電電池的外形相同的形狀。 按照與市場上的一次電池或者可充電電池的正電極端子部和負電極端子部相同
的形狀且在相同的位置處設置有正電極端子部60和負電極端子部62。 在本實施例中，發(fā)電裝置10被形成為具有與市場上的AA干電池相同的外形。 通過正電極端子部60和負電極端子部62由電路單元40輸出電能。 下面對發(fā)電裝置10的外形進行詳細說明。發(fā)電裝置10的整個外形可以被形成為
符合日本工業(yè)標準(JIS)中規(guī)定的電池的形狀和尺寸標準。 也就是說，發(fā)電裝置10的整個外形可以符合JIS C8501 :2004(特別是第8 10 項)或者JIS C8511 :2004(特別是第8 10項)中規(guī)定的錳干電池或者堿性干電池的外 形。 更加特別地，優(yōu)選將該外形形成為符合JIS C8501 :2004或者JISC8511 :2004的附 表l中規(guī)定的錳干電池或者堿性干電池的外形。這是因為，上述類型的電池作為錳干電池 或者堿性干電池被廣泛應用著。 需要注意的是，在外形尺寸的最大值不超過標準尺寸的范圍內(nèi)，外形尺寸可以部 分地小于標準尺寸的最小值，只要該外形尺寸大部分落在標準尺寸的范圍內(nèi)即可。
更具體地，屏蔽罩51構成發(fā)電裝置10的外包裝，并且電路單元40、檢測單元42、 聲音產(chǎn)生單元44和殼體12容納在該屏蔽罩51中。 正電極端子部60從形成在屏蔽罩51的伸長方向上的一個端部處的開口部5102 露出到屏蔽罩51外部。 負電極端子部62從形成在屏蔽罩51的伸長方向上的另一個端部處的開口部5104 露出到屏蔽罩51外部。 如圖8所示，在正電極端子部60與屏蔽罩51的用于形成上述那個開口部5102的 邊緣的部分之間設置有環(huán)狀的絕緣材料56。 可代替地，如圖9所示，在負電極端子部62與屏蔽罩51的用于形成上述另一個開 口部5104的邊緣的部分之間設有環(huán)狀的絕緣構件56。 這樣，通過利用絕緣構件56來使屏蔽罩51與正電極端子部60和負電極端子部62 中的至少一者電絕緣，能夠防止正電極端子部60和負電極端子部62通過屏蔽罩51發(fā)生短 路。 根據(jù)第二實施例，當然能夠獲得與第一實施例相同的效果。另外，由于發(fā)電裝置10 的外形與市場上的一次電池或者可充電電池的殼體的形狀相同，因此，發(fā)電裝置10能夠安 裝至電子裝置，并且能夠替代一次電池或者可充電電池來使用。 因此，發(fā)電裝置10被裝配在電子裝置中，并且能夠在不需要任何附加操作的情況
下使用該電子裝置，這對于提高使用的舒適性是有利的。 第三實施例 下面對第三實施例進行說明。
第三實施例在設置有外殼61的方面不同于第二實施例。 圖10是第三實施例的發(fā)電裝置10的截面圖。在下面的說明中，與第二實施例相 同或者對應的部分用相同的附圖標記或者符號表示。 如圖10所示，發(fā)電裝置10包括與第二實施例中相同的殼體12、空間部14、引導軸 16、永磁體18、線圈20、緩沖構件22、屏蔽罩51、絕緣構件56、電路單元40、檢測單元42和 聲音產(chǎn)生單元44，另外，發(fā)電裝置10還包括外殼61。 在第三實施例中，外殼61由諸如金屬等導電材料制成，并且形成發(fā)電裝置10的外 包裝。 屏蔽罩51、電路單元40、檢測單元42和聲音產(chǎn)生單元44容納在外殼61中。
正電極端子部60從形成在外殼61的一個端部處的開口部6002露出到外殼61外 部。 負電極端子部62從形成在外殼61的另一端部處的開口部6004露出到外殼61外 部。 在負電極端子部62與外殼61的用于形成開口部6004的邊緣的部分之間設置有 環(huán)狀的絕緣材料90。需要注意的是，該環(huán)狀的絕緣材料90可以被設置在正電極端子部60 與外殼61的用于形成開口部6002的邊緣的部分之間。 這樣，通過利用絕緣構件90來使外殼61與正電極端子部60和負電極端子部62中
的至少一者電絕緣，能夠防止正電極端子部60和負電極端子部62通過外殼61發(fā)生短路。 另外，在外殼61由絕緣材料制成的情況下，能夠省略絕緣構件90。 在外殼61具有導電性的情況下，必須防止通過外殼61發(fā)生的外部短路。 因此，如圖11所示，與市場上的堿性電池相同，外殼61電連接至正電極端子部
60 (或者負電極端子部62)，并且可以設置有絕緣構件92，該絕緣構件92覆蓋著外殼61的
露出到外部的整個區(qū)域。 可替代地，如圖12所示，與市場上的錳電池相同，可以設置有絕緣構件94，該絕緣 構件94用于覆蓋外殼61的面向內(nèi)側的整個區(qū)域并且使正電極端子部60和負電極端子部 62彼此電絕緣。在這種情況下，可以另外設置有覆蓋著外殼61的露出到外部的整個區(qū)域的 另一絕緣構件。 可替代地，可以使用圖13所示的結構。 也就是說，外殼61具有帶底部的管子形狀，該管子的伸長方向上的一端被底部 6010封堵住，其另一端具有開口部6012。 正電極端子部60和負電極端子部62中的一者從開口部6012露出到外殼61外部。 在本實施例中，正電極端子部60從開口部6012露出到外殼61外部。 正電極端子部60和負電極端子部62中的另一者與底部6010 —體形成。在本實 施例中，用作負電極端子部62的負端子板與底部6010 —體形成。 例如，外殼61是通過進行諸如深拉等壓力加工來形成的，從而使正電極端子部60 和負電極端子部62中的所述另一者與底部6010 —體形成。 設置有絕緣構件96，該絕緣構件96至少覆蓋外殼61的露出到外部的區(qū)域中除了 正電極端子部60和負電極端子部62之外的部分。 絕緣構件96可以與正電極端子部60和負電極端子部62重疊，只要正電極端子部60和負電極端子部62能起到電極端子的作用即可。 在正電極端子部60與外殼61的用于形成開口部6012的邊緣的部分之間設置有
環(huán)狀的絕緣構件98，因而能夠防止正電極端子部60和外殼61發(fā)生短路。 作為形成上述各個絕緣構件92、94和96的絕緣材料，能夠使用諸如絕緣性熱樹脂
(絕緣涂敷樹脂)、絕緣性收縮管(insulating shrinking tube)和絕緣膜等各種公知的絕
緣材料。 需要注意的是，作為形成外殼的方法，適當?shù)卦捘軌蜻x擇將深拉加工和熨壓加工 結合起來的方法?？梢允褂美缦铝蟹椒ㄖ械娜我夥椒ㄐ纬衫焐w(drawing c即)然后 采用熨壓加工(ironing process)的DI方法；形成拉伸蓋然后進行拉彎和再伸直加工并在 必要時采用熨壓加工的伸拉方法(stretch drawing process);以及進行多段的拉伸加工 然后進行熨壓加工的多段拉伸方法。 根據(jù)第三實施例，當然能夠獲得與第二實施例相同的效果。另外，由于發(fā)電裝置10 的外包裝由外殼61形成，這對提高發(fā)電裝置10的耐用性和美觀是有利的。
需要注意的是，盡管在第一 第三實施例中線圈20由第一線圈20A和第二線圈 20B構成，但線圈20的數(shù)量可以是1個或者3個或者更多個。 另外，盡管在第一 第三實施例中永磁體18由第一永磁體18A和第二永磁體18B 構成，但永磁體18的數(shù)量可以是1個或者3個或者更多個。 此外，在第一 第三實施例中，永磁體18被設置成使得永磁體18能夠相對于引導 軸16作往復運動。 只有永磁體18能夠作往復運動是必需的。例如，可以通過殼體12的內(nèi)周面來引 導永磁體18的外周面以進行往復運動。 作為允許永磁體18作往復運動的結構，能夠采用各種公知的結構。 此外，在上面的各實施例中，使用了覆蓋殼體12的屏蔽罩24或者51，但可以任意
確定是否設置該屏蔽罩。 第四實施例 下面對第四實施例進行說明。 第四實施例在通過向壓電元件施加壓力來進行發(fā)電這方面不同于第一 第三實 施例。 圖14是第四實施例的發(fā)電裝置70的發(fā)電單元72的結構圖，圖15是示出了第四 實施例的發(fā)電裝置70的結構的框圖。 如圖15所示，發(fā)電裝置70包括發(fā)電單元72、電路單元40、檢測單元42和聲音產(chǎn) 生單元44。 如圖14所示，發(fā)電單元72包括框架74、振動桿76和壓電元件80。 在本實施例中，框架74、支撐件75和振動桿76是通過對一種金屬材料進行加工而
一體形成的。作為所述金屬材料，能夠使用諸如鋼等各種公知的金屬材料。 框架74呈L形，并且包括線性延伸的基部7402和從基部7402的一端豎立起來的
豎立部7404。 框架74安裝至電子裝置內(nèi)部的適當位置處。 在豎立部7404的端部處設置有向上凸出的支撐件75，該支撐件75的截面面積小
15于豎立部7404的截面面積。 振動桿76具有細長的形狀，并且振動桿76的尾端與支撐件75 —體連接。振動桿 76平行于基部7402在與基部7402相同的方向并且垂直于豎立部7404的方向上延伸。也 就是說，能夠在支撐件75作為支點的情況下使振動桿76振動。 具體地，振動桿76的頂端是用作自由振動的波腹的自由端，振動桿76的尾端是支 撐該自由端并用作自由振動的波節(jié)的支撐端。 因而，根據(jù)本實施例，框架74、支撐件75和振動桿76構成了機械振動構件。
在振動桿76下表面上的更靠近支撐端的位置處，形成有向著基部7402(向下)凸 出的凸部7602。 凸部7602被設置在位于振動桿76的自由端與支撐端之間的作用點處。
在本實施例中，振動桿76具有重塊78 。
重塊78連接至振動桿76的自由端。 壓電元件80由于通過施加壓力所引起的應變而生成電壓。 壓電元件80呈在垂直方向上延伸的柱狀。壓電元件80的下端面連接至基部7402 的上表面，并且壓電元件80的上端面與凸部7602接觸。 因此，壓電元件80構成了這樣的壓電構件該壓電構件被設置在位于機械振動構
件的自由端與支撐端之間的作用點處，并且通過機械振動構件的振動而被加壓。 對于壓電元件8 0 ，可以使用各種公知的壓電元件，例如由壓電鋯鈦酸鹽
(piezoelectric zirconate titanate， PZT)基材料制成的縱向效應層狀壓電振動器等。 壓電元件80設置有用于獲得電壓的兩個電極，并且如圖15所示，這兩個電極連接
至整流電路46。 包括上述發(fā)電單元72的發(fā)電裝置70被裝配在電子裝置中。 因此，當使用該電子裝置時，使用者抓住該電子裝置并且通過使用者的手臂使該
電子裝置在發(fā)電裝置70的振動桿76進行振動的方向上作往復運動。 電子裝置的往復運動使振動桿76與重塊78 —起重復地進行振動。 隨著上述振動，由重塊78和振動桿76的質(zhì)量產(chǎn)生的加速度和力通過凸部7602被
施加到壓電元件80上。 需要注意的是，當電子裝置作往復運動時施加到壓電元件80上的力等于用施加 到振動桿76和重塊78上的力與位移放大系數(shù)相乘而獲得的結果(根據(jù)杠桿原理)。因此， 相對較大的力被施加到壓電元件80上。 也就是說，用Ll/L2來表示位移放大系數(shù)，其中，L1代表從支撐件75(支點)到振 動桿76的自由端的距離，并且L2代表從支撐件75 (支點)到被施加力的壓電元件80距離。
因此，獲得下面的表達式
P = P1XL1/L2 其中，P代表施加到壓電元件80上的力，而Pl代表施加到振動桿76和重塊78上 的力。 在通過振動桿76的振動而被施加壓力的壓電元件80中生成的AC電壓SO通過電 路單元40被作為電能供應到電子裝置，從而使電子裝置工作。 此外，與第一實施例中相同的是，檢 單元42通過檢測AC電壓SO來產(chǎn)生檢測信號S2，并且信號處理單元50基于檢測信號S2將聲音信號S3供應到揚聲器52。 因而，聲音產(chǎn)生單元44基于檢測單元42的檢測結果產(chǎn)生與AC電壓SO的周期和
振幅中的至少一者相關的聲音。 因此，根據(jù)第四實施例，能夠獲得與第一實施例相同的效果。
另外，第一實施例的各變形例當然能夠應用于第四實施例。 本領域技術人員應當理解，依據(jù)設計要求和其他因素，可以在本發(fā)明所附的權利 要求或其等同物的范圍內(nèi)進行各種修改、組合、次組合及改變。
權利要求
一種發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置包括殼體，其包括內(nèi)部空間；永磁體，其被設置在所述內(nèi)部空間中并能夠作往復運動；線圈，其被設置在所述內(nèi)部空間的外周上；電路單元，其把通過使所述永磁體作往復運動在所述線圈中生成的電壓作為電能輸出；檢測單元，其檢測所述電壓的特性；以及聲音產(chǎn)生單元，其基于所述檢測單元的檢測結果產(chǎn)生與所述電壓的周期和振幅中的至少一者相關的聲音。
2. 如權利要求l所述的發(fā)電裝置，其中，所述檢測單元檢測作為所述電壓的特性的所述電壓的周期，并且所述聲音產(chǎn)生單元按照與所述周期的長度相關的頻率和音量中的至少一者產(chǎn)生聲音。
3. 如權利要求l所述的發(fā)電裝置，其中，所述檢測單元檢測作為所述電壓的特性的所述電壓的振幅，并且所述聲音產(chǎn)生單元按照與所述振幅的大小相關的頻率和音量中的至少一者產(chǎn)生聲音。
4. 如權利要求l所述的發(fā)電裝置，其中， 所述檢測單元檢測作為所述電壓的特性的所述電壓的周期，所述聲音產(chǎn)生單元包括語音合成單元，所述語音合成單元通過語音合成來產(chǎn)生人聲，并且所述聲音產(chǎn)生單元通過利用所述語音合成單元生成與所述周期的長度相關的短語來 產(chǎn)生聲音。
5. 如權利要求l所述的發(fā)電裝置，其中， 所述檢測單元檢測作為所述電壓的特性的所述電壓的振幅，所述聲音產(chǎn)生單元包括語音合成單元，所述語音合成單元通過語音合成來產(chǎn)生人聲，并且所述聲音產(chǎn)生單元通過利用所述語音合成單元生成與所述振幅的大小相關的短語來 產(chǎn)生所述聲音。
6. 如權利要求1所述的發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置具有與市場上的一次電池和可充電電 池中的一者的外形相同的外形，并且具有正電極端子部和負電極端子部，其中，所述電路單元通過所述正電極端子部和所述負電極端子部輸出所述電能。
7. 如權利要求6所述的發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置的外形符合日本工業(yè)標準C8501和日 本工業(yè)標準C8511之一規(guī)定的干電池的外形。
8. 如權利要求6所述的發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置還包括覆蓋所述殼體的外表面的屏蔽罩，其中，所述屏蔽罩形成所述發(fā)電裝置的外包裝，所述電路單元、所述檢測單元和所述聲音產(chǎn)生單元容納在具有所述殼體的所述屏蔽罩 中，并且所述正電極端子部和所述負電極端子部從形成在所述屏蔽罩中的開口部露出到所述 屏蔽罩的外部。
9. 如權利要求8所述的發(fā)電裝置，其中，所述屏蔽罩通過絕緣構件與所述正電極端子部和所述負電極端子部中的至少一 者電絕緣。
10. 如權利要求6所述的發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置還包括 屏蔽罩，其覆蓋所述殼體的外表面；以及 外殼，其形成所述發(fā)電裝置的外包裝，其中，所述屏蔽罩、所述電路單元、所述檢測單元和所述聲音產(chǎn)生單元容納在所述外殼 中，并且所述正電極端子部和所述負電極端子部從形成在所述外殼中的開口部露出到所述外 殼的外部。
11. 如權利要求io所述的發(fā)電裝置，其中，所述外殼具有導電性，并且所述外殼通過絕緣構件與所述正電極端子部和所述負電極端子部中的至少一者電絕緣。
12. 如權利要求10所述的發(fā)電裝置，其中， 所述外殼具有導電性，所述外殼電連接至所述正電極端子部和所述負電極端子部中的一者，并且 所述外殼具有露出到外部并被絕緣構件完全覆蓋的區(qū)域。
13. 如權利要求10所述的發(fā)電裝置，其中， 所述外殼具有導電性，并且所述外殼具有面向內(nèi)側并被絕緣構件完全覆蓋以使所述外殼與所述正電極端子部及 所述負電極端子部電絕緣的區(qū)域。
14. 如權利要求6所述的發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置還包括 屏蔽罩，其覆蓋所述殼體的外表面；以及 外殼，其形成所述發(fā)電裝置的外包裝并具有導電性，其中，所述屏蔽罩、所述電路單元、所述檢測單元和所述聲音產(chǎn)生單元容納在所述外殼中，所述外殼具有帶底部的管子形狀，所述管子的伸長方向上的一端被底部封堵住，所述 管子的另一端具有開口部，所述正電極端子部和所述負電極端子部中的一者從所述開口部露出到所述外殼的外部，所述正電極端子部和所述負電極端子部中的另一者與所述底部一體形成，并且 所述外殼具有露出到外部并被絕緣構件覆蓋的區(qū)域，所述絕緣構件至少覆蓋所述外殼 的露出到外部的所述區(qū)域中除了所述正電極端子部和所述負電極端子部之外的部分。
15. —種發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置包括機械振動構件，其包括自由端和支撐端，所述自由端用作自由振動的波腹，所述支撐端 支撐所述自由端并用作所述自由振動的波節(jié)；壓電構件，其被設置在位于所述機械振動構件的所述自由端與所述支撐端之間的作用 點處，并且通過所述機械振動構件的振動而被施加壓力；電路單元，其把由于通過施加壓力所引起的應變而在所述壓電構件中生成的電壓作為 電能輸出；檢測單元，其檢測所述電壓的特性；以及聲音產(chǎn)生單元，其基于所述檢測單元的檢測結果產(chǎn)生與所述電壓的周期和振幅中的至 少一者相關的聲音。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)電裝置。所述發(fā)電裝置包括殼體，其包括內(nèi)部空間；永磁體，其被設置在所述內(nèi)部空間中并能夠作往復運動；線圈，其被設置在所述內(nèi)部空間的外周上；電路單元，其把通過使所述永磁體作往復運動在所述線圈中生成的電壓作為電能輸出；檢測單元，其檢測所述電壓的特性；以及聲音產(chǎn)生單元，其基于所述檢測單元的檢測結果產(chǎn)生與所述電壓的周期和振幅中的至少一者相關的聲音。本發(fā)明具有良好的可用性并且能更加有效地發(fā)電。
文檔編號H02K35/02GK101741210SQ20091021144
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權日2008年11月10日
發(fā)明者持田貴志 申請人:索尼株式會社