本發(fā)明涉及發(fā)電裝置。
背景技術(shù):
近年來,研究了利用由磁致伸縮材料構(gòu)成的磁致伸縮棒的透磁率的變化來發(fā)電的發(fā)電裝置(例如,參照專利文獻1)。
該發(fā)電裝置例如具備:并排設(shè)置的一對磁致伸縮棒;連結(jié)這些磁致伸縮棒的兩端部的兩個連結(jié)磁軛;以包圍各磁致伸縮棒的外周側(cè)的方式設(shè)置的線圈;并排設(shè)置于一對磁致伸縮棒的長條狀的背磁軛;以及配設(shè)于各連結(jié)磁軛與背磁軛之間且對磁致伸縮棒施加偏置磁場的兩個永久磁鐵。該背磁軛經(jīng)由永久磁鐵相對于連結(jié)磁軛固定。由此,形成通過磁致伸縮棒、連結(jié)磁軛、永久磁鐵以及背磁軛的磁場環(huán)。
并且,在固定了一方的連結(jié)磁軛的狀態(tài)下,若相對于另一方的連結(jié)磁軛向與磁致伸縮棒的軸向垂直的方向施加外力,則一方的磁致伸縮棒以伸長的方式變形,另一方的磁致伸縮棒以收縮的方式變形。伴隨該變形,在各磁致伸縮棒積蓄彈性能量。并且,若去除施加另一方的連結(jié)磁軛的外力,則積蓄于各磁致伸縮棒的彈性能量變換為運動能量,而使另一方的連結(jié)磁軛振動。在該發(fā)電裝置中,通過在另一方的連結(jié)磁軛振動而各磁致伸縮棒變形時、在磁致伸縮棒產(chǎn)生的應(yīng)力(伸長應(yīng)力或者收縮應(yīng)力),通過各磁致伸縮棒的磁力線的密度(磁通密度)、即穿過各線圈的磁力線的密度發(fā)生變化,由此,在各線圈產(chǎn)生電壓。
在專利文獻1所記載的發(fā)電裝置中,根據(jù)提高發(fā)電效率的觀點,希望積蓄于各磁致伸縮棒的彈性能量高效地變換為用于使連結(jié)磁軛振動的運動能量。但是,磁致伸縮棒是伴隨其變形的熱能損失大、即損失系數(shù)大的部件。因此,各磁致伸縮棒伴隨變形而將積蓄的彈性能量的一部分作為熱能而損失掉。因此,在專利文獻1所記載的發(fā)電裝置中,難以將積蓄于各磁致伸縮棒的彈性能量高效地變換為運動能量,其結(jié)果,發(fā)電效率差。
另外,通過增大構(gòu)成振動系的發(fā)電裝置整體的質(zhì)量,能夠使磁致伸縮棒的損失系數(shù)相對地下降。該情況下,雖然能夠使伴隨磁致伸縮棒的變形的熱能損失(構(gòu)造衰減)降低,但由于發(fā)電裝置整體的質(zhì)量大,因此導(dǎo)致磁致伸縮棒(振動系)的振動頻率降低。由此,導(dǎo)致每單位時間的磁致伸縮棒變形的次數(shù)變少,從而不能使線圈產(chǎn)生足夠的電壓。另外,在增加發(fā)電裝置整體的質(zhì)量的情況下,難以實現(xiàn)發(fā)電裝置的小型化。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:WO2011/158473
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的課題
本發(fā)明是鑒于上述以往的問題點而提出的方案,其目的在于提供降低所施加的外力的損失,得到進行高效地發(fā)電的發(fā)電裝置。
用于解決課題的方案
這樣的目的通過以下的(1)~(9)的本發(fā)明來實現(xiàn)。
(1)一種發(fā)電裝置,其特征在于,具有:
至少一個磁致伸縮棒,其由磁致伸縮材料構(gòu)成,且使磁力線沿軸向通過;
梁部件,其具有對上述磁致伸縮棒施加應(yīng)力的功能;以及
線圈,其配置成上述磁力線沿軸向通過,且基于其密度的變化而產(chǎn)生電壓,
構(gòu)成為通過使上述磁致伸縮棒的另一端相對于一端在與其軸向大致垂直的方向上相對地位移來使上述磁致伸縮棒伸縮,從而使上述磁力線的密度變化而在上述線圈產(chǎn)生電壓,
上述梁部件的構(gòu)成材料的損失系數(shù)比上述磁致伸縮材料的損失系數(shù)小。
(2)根據(jù)上述(1)所述的發(fā)電裝置,在將上述梁部件的構(gòu)成材料的損失系數(shù)設(shè)為η1、將上述磁致伸縮材料的損失系數(shù)設(shè)為η2時,η1/η2的值為0.3以下。
(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的發(fā)電裝置,上述磁致伸縮棒以及上述梁部件各自短邊方向的截面形狀大致恒定,在將構(gòu)成上述梁部件的材料的楊氏模量設(shè)為Eh[N/m2]、將上述梁部件的短邊方向的截面中的截面二次力矩設(shè)為Ih[m4]、將上述磁致伸縮材料的楊氏模量設(shè)為Ej[N/m2]、將上述磁致伸縮棒的短邊方向的截面中的截面二次力矩設(shè)為Ij[m4]時,滿足Eh×Ih>Ej×Ij的關(guān)系。
(4)根據(jù)上述(3)所述的發(fā)電裝置,在將上述梁部件的短邊方向的截面面積設(shè)為Ah[m2]、將上述磁致伸縮棒的短邊方向的截面面積設(shè)為Aj[m2]時,上述磁致伸縮棒以及上述梁部件滿足Eh×Ah>Ej×Aj的關(guān)系。
(5)根據(jù)上述(1)~(4)任一項中所述的發(fā)電裝置,在側(cè)面觀察時,上述磁致伸縮棒與上述梁部件的間隔在上述磁致伸縮棒的上述另一端比上述一端小。
(6)根據(jù)上述(1)~(5)任一項中所述的發(fā)電裝置,配置成在側(cè)面觀察時,上述磁致伸縮棒和上述梁部件不重疊。
(7)根據(jù)上述(1)~(6)任一項中所述的發(fā)電裝置,上述至少一個磁致伸縮棒具有并排設(shè)置的兩個以上的上述磁致伸縮棒,
配置成在俯視時,各上述磁致伸縮棒和上述梁部件不重疊。
(8)根據(jù)上述(7)所述的發(fā)電裝置,在俯視時,上述梁部件配置于上述磁致伸縮棒彼此之間。
(9)根據(jù)上述(7)或(8)任一項中所述的發(fā)電裝置,上述線圈卷繞于各上述磁致伸縮棒的外周,配置成在俯視時,各上述線圈和上述梁部件不重疊。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明,由于梁部件的構(gòu)成材料的損失系數(shù)比構(gòu)成磁致伸縮棒的磁致伸縮材料的損失系數(shù)小,因此能夠使伴隨梁部件的變形的熱能損失(構(gòu)造衰減)比伴隨磁致伸縮棒的變形的熱能損失(構(gòu)造衰減)充分小。因此,即使伴隨磁致伸縮棒的變形的熱能損失比較大,伴隨梁部件的變形的熱能損失也充分小,因此作為發(fā)電裝置整體,能夠使伴隨一對梁(磁致伸縮棒以及梁部件)的變形的熱能損失充分小。由此,能夠提高發(fā)電裝置的發(fā)電效率。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的發(fā)電裝置的第一實施方式的立體圖。
圖2是圖1所示的發(fā)電裝置的分解立體圖。
圖3(a)是圖1所示的發(fā)電裝置的側(cè)視圖。圖3(b)是表示從圖3(a)所示的發(fā)電裝置拆除線圈后的狀態(tài)的圖。
圖4是圖1所示的發(fā)電裝置的俯視圖。
圖5是圖1所示的發(fā)電裝置的主視圖。
圖6是用于說明將圖1所示的發(fā)電裝置安裝于振動體的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖7是表示關(guān)于由以鐵-鎵系合金為主要成分的磁致伸縮材料構(gòu)成的磁致伸縮棒以及由非磁性不銹鋼構(gòu)成的棒材,分別在將基端固定于箱體的狀態(tài)下,相對于前端施加外力使其振動時、各前端的振幅的隨時間變化的圖表。
圖8是關(guān)于具有基端固定于箱體、前端固定于可動部(質(zhì)量部)的一對平行的梁(梁部件以及磁致伸縮棒)的構(gòu)造體,用于說明通過可動部的振動而施加各部件的力、力矩的側(cè)視圖。
圖9是關(guān)于具有基端固定于箱體、前端固定于可動部(質(zhì)量部)的一對平行的梁(梁部件以及磁致伸縮棒)的構(gòu)造體,用于對向可動部施加了外力時、積蓄于各部件的彈性能量進行說明的側(cè)視圖。
圖10是示意性地表示相對于基端固定于箱體的一個棒材(一個梁)的前端,向下方向施加了外力的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖11是示意性地表示相對于基端固定于箱體的對置的一對平行的梁(平行梁)的前端,向下方向施加了外力的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖12是示意性地表示對在前端施加了外力的一對平行梁施加的應(yīng)力(伸長應(yīng)力、收縮應(yīng)力)的圖。
圖13是表示在由以鐵-鎵系合金主要成分的磁致伸縮材料構(gòu)成的磁致伸縮棒中,與施加的應(yīng)力相應(yīng)的、施加的磁場(H)與磁通密度(B)的關(guān)系的圖表。
圖14是表示本發(fā)明的發(fā)電裝置的第二實施方式的立體圖。
具體實施方式
以下,基于附圖所示的優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明的發(fā)電裝置進行說明。
<第一實施方式>
首先,對本發(fā)明的發(fā)電裝置的第一實施方式進行說明。
圖1是表示本發(fā)明的發(fā)電裝置的第一實施方式的立體圖。圖2是圖1所示的發(fā)電裝置的分解立體圖。圖3(a)是圖1所示的發(fā)電裝置的側(cè)視圖。圖3(b)是表示圖3(a)所示的發(fā)電裝置拆除線圈后的狀態(tài)的圖。圖4是圖1所示的發(fā)電裝置的俯視圖。圖5是圖1所示的發(fā)電裝置的主視圖。圖6是用于說明將圖1所示的發(fā)電裝置安裝于振動體的狀態(tài)的側(cè)視圖。
此外,在以下的說明中,將圖1、圖2、圖3(a)、(b)、圖5以及圖6中的上側(cè)以及圖4中的紙面近前側(cè)稱為“上”或者“上方”,將圖1、圖2、圖3(a)、(b)、圖5以及圖6中的下側(cè)以及圖4中的紙面里側(cè)稱為“下”或者“下方”。另外,在圖1以及圖2中的紙面右里側(cè)以及圖3(a)、(b)、圖4以及圖6中的右側(cè)稱為“前端”,將圖1以及圖2中的紙面左近前側(cè)以及圖3(a)、(b)、圖4以及圖6中的左側(cè)稱為“基端”。
如圖1以及圖2所示的發(fā)電裝置1具有:使磁力線沿軸向通過的磁致伸縮棒2;具有對磁致伸縮棒2施加應(yīng)力的功能的梁部件73;以及以磁力線沿軸向通過的方式配置的線圈3。在該發(fā)電裝置1中,相對于磁致伸縮棒2的基端(一端)使前端(另一端)向與該軸向大致垂直的方向(圖1中為上下方向)位移而使磁致伸縮棒2沿其長邊方向伸縮。此時,磁致伸縮棒2的透磁率因逆磁致伸縮效應(yīng)而變化,通過磁致伸縮棒2的磁力線的密度(貫穿線圈3的磁力線的密度)發(fā)生變化,從而在線圈3產(chǎn)生電壓。在本實施方式中,該發(fā)電裝置1固定于產(chǎn)生振動的振動體的箱體100。
以下,對各部的結(jié)構(gòu)進行說明。
(磁致伸縮棒2)
如圖1以及圖2所示,本實施方式的發(fā)電裝置1具有并排設(shè)置的兩個磁致伸縮棒2、2。磁致伸縮棒2由磁致伸縮材料構(gòu)成,以易于產(chǎn)生磁化的方向(容易磁化方向)為軸向而配置。在本實施方式中,該磁致伸縮棒2呈長條的平板狀,使磁力線沿其軸向通過。
這種磁致伸縮棒2優(yōu)選其橫截面形狀(短邊方向的截面形狀)沿軸向大致恒定。磁致伸縮棒2的平均厚度沒有特別限定,但優(yōu)選為0.3~10mm左右,更優(yōu)選為0.5~5mm左右。另外,磁致伸縮棒2的平均橫截面面積優(yōu)選為0.2~200mm2左右,更優(yōu)選為0.5~50mm2左右。根據(jù)該結(jié)構(gòu),能夠使磁力線沿磁致伸縮棒2的軸向可靠地通過。
磁致伸縮材料的楊氏模量優(yōu)選為40~100GPa左右,更優(yōu)選為50~90GPa左右,進一步優(yōu)選為60~80GPa左右。通過由具有該楊氏模量的磁致伸縮材料構(gòu)成磁致伸縮棒2,能夠使磁致伸縮棒2更大地伸縮。因此,能夠使磁致伸縮棒2的透磁率更大地變化,從而能夠更加提高發(fā)電裝置1(線圈3)的發(fā)電效率。
作為這種磁致伸縮材料,沒有特別限定,但可列舉例如鐵-鎵系合金、鐵-鈷系合金、鐵-鎳系合金等、能夠組合來使用它們的一種或者兩種以上。其中,尤其適合于使用以鐵-鎵系合金(楊氏模量:約70GPa)為主要成分的磁致伸縮材料。以鐵-鎵系合金為主要成分的磁致伸縮材料容易設(shè)定于上述那樣的楊氏模量的范圍。
另外,以上那樣的磁致伸縮材料優(yōu)選包含如Y、Pr、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm那樣的稀土類金屬中的至少一種。由此,能夠使磁致伸縮棒2的透磁率的變化更大。
另外,該磁致伸縮材料的損失系數(shù)為9×10-4~9×10-2左右。
在該兩個磁致伸縮棒2、2的外周,以包圍除去它們的兩端部21、22的部分的方式,卷繞(配置)有線圈3。
(線圈3)
線圈3通過在磁致伸縮棒2的外周卷繞線材31而構(gòu)成。由此,線圈3配設(shè)成通過磁致伸縮棒2的磁力線沿其軸向通過(貫穿內(nèi)腔部)。在該線圈3,基于磁致伸縮棒2的透磁率的變化、即通過磁致伸縮棒2的磁力線的密度(磁通密度)的變化而產(chǎn)生電壓。
在本實施方式的發(fā)電裝置1中,不是在厚度方向、而是在寬度方向上并排設(shè)置磁致伸縮棒2、2,因此能夠較大地設(shè)計它們的間隔。因此,能夠充分確保卷繞于磁致伸縮棒2的線圈3的空間,即使使用橫截面面積(線徑)比較大的線材31,也能夠使其圈數(shù)較多。線徑大的線材由于其電阻值(負(fù)荷阻抗)小,能夠高效地使電流流動,因此能夠高效地利用在線圈3產(chǎn)生的電壓。
在此,基于磁致伸縮棒2的磁通密度的變化,在線圈3產(chǎn)生的電壓ε由下述(1)式表示。
ε=N×ΔB/ΔT(1)
(其中,N表示線材31的圈數(shù)、ΔB表示通過線圈3的內(nèi)腔部的磁通的變化量、ΔT表示時間的變化量。)
這樣,在線圈3產(chǎn)生的電壓與線材31的圈數(shù)以及磁致伸縮棒2的磁通密度的變化量(ΔB/ΔT)成比例,因此使線材31的圈數(shù)較多,從而能夠提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
作為線材31,沒有特別限定,但可列舉例如在銅制的基線上包覆了絕緣覆膜的線材、在銅制的基線上包覆附加了熱粘功能的絕緣覆膜的線材等,能夠組合來使用它們中的一種或者兩種以上。
線材31的圈數(shù)沒有特別限定,但優(yōu)選為1000~10000左右,更優(yōu)選為2000~9000左右。由此,能夠使在線圈3產(chǎn)生的電壓更大。
另外,線材31的橫截面面積沒有限定,優(yōu)選為5×10-4~0.15mm2左右,更優(yōu)選為2×10-3~0.08mm2左右。這種線材31由于其電阻值充分低,因此能夠使根據(jù)產(chǎn)生的電壓而流動于線圈3的電流高效地流向外部,能夠更加提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
另外,線材31的橫截面形狀也可以是例如三角形、正方形、長方形、六邊形那樣的多邊形、圓形、橢圓形等任意的形狀。
此外,雖然未圖示,但構(gòu)成線圈3的線材31的兩端例如與無線裝置(曲線通信裝置)等的電路連接。由此,能夠?qū)⒃诰€圈3產(chǎn)生的電壓(電力)作為電路的電源來利用。
在各磁致伸縮棒2的基端側(cè)設(shè)有第一塊體4。
(第一塊體4)
第一塊體4作為用于將發(fā)電裝置1固定于產(chǎn)生振動的振動體的固定部發(fā)揮功能。通過經(jīng)由第一塊體4來固定發(fā)電裝置1,從而磁致伸縮棒2將其基端作為固定端、將前端作為可動端而懸臂支撐。此外,作為安裝第一塊體4的振動體,例如可列舉泵、空調(diào)用管道等各種振動體。關(guān)于振動體的具體例將于后文敘述。
如圖1以及圖2所示,這種第一塊體4具有前端側(cè)的高背部41、和高度(厚度)比該高背部41小的低背部42,外形呈臺階狀(階梯狀)。
在高背部41的厚度方向的大致中央,設(shè)有沿其寬度方向形成的狹縫411,在該狹縫411插入磁致伸縮棒2的基端部21。另外,在高背部41的寬度方向的兩端部,設(shè)有在其厚度方向上貫通的一對內(nèi)螺紋部412。在各內(nèi)螺紋部412螺紋結(jié)合外螺紋件43。
在低背部42的寬度方向的兩端部設(shè)有在其厚度方向上貫通的一對內(nèi)螺紋部421,在各內(nèi)螺紋部421螺紋結(jié)合外螺紋件44。通過經(jīng)由內(nèi)螺紋部421將該外螺紋件44螺紋結(jié)合于箱體等,從而能夠?qū)⒌谝粔K體4固定于箱體。
另外,在低背部42的下表面形成有在其寬度方向上延伸的槽422。因此,第一塊體4在隔著槽422的基端側(cè)(低背部42)和前端側(cè)(主要是高背部41)這兩個部位固定于振動體,成為在槽422附近容易撓曲的結(jié)構(gòu)。因此,能夠?qū)⒄駝芋w的振動經(jīng)由第一塊體4高效地傳遞至磁致伸縮棒2的前端側(cè)(第二塊體5)。其結(jié)果,能夠?qū)Υ胖律炜s棒2高效地施加伸長應(yīng)力(拉伸應(yīng)力)或者收縮應(yīng)力(壓縮應(yīng)力)。
另一方面,在磁致伸縮棒2的前端側(cè)設(shè)有第二塊體5。
(第二塊體5)
第二塊體5是作為對磁致伸縮棒2施加外力、振動的錘(質(zhì)量部)而發(fā)揮功能的部位。通過振動體的振動,來對第二塊體5施加向上下方向的外力或者振動。由此,磁致伸縮棒2將其基端作為固定端,前端在上下方向上往復(fù)移動(前端相對于基端相對地位移)。
如圖1以及圖2所示,第二塊體5呈大致長方體狀,在其基端側(cè)的厚度方向的大致中央,設(shè)有沿寬度方向形成的狹縫501。在該狹縫501插入磁致伸縮棒2的前端部22。此外,在本實施方式中,構(gòu)成為從第二塊體5的上表面至狹縫501的長度與從第一塊體4的高背部41的上表面至狹縫411的長度大致相等。
另外,在第二塊體5的寬度方向的兩端部,設(shè)有在其厚度方向上貫通的一對內(nèi)螺紋部502,在各內(nèi)螺紋部502螺紋結(jié)合有外螺紋件53。
作為第一塊體4以及第二塊體5的構(gòu)成材料,分別能夠可靠地固定磁致伸縮棒2的端部21、22,具備能夠?qū)Υ胖律炜s棒2施加均勻的應(yīng)力的充足的剛性,而且只要是具備能夠?qū)Υ胖律炜s棒2施加來自永久磁鐵6的偏置磁場的強磁性的材料,則沒有特別限定。作為具備上述的特性的材料,可列舉例如純鐵(例如JISSUY)、軟鐵、碳素鋼、電磁鋼(硅鋼)、高速度工具鋼、構(gòu)造鋼(例如JISSS400)、不銹鋼、坡莫合金等,能夠組合使用它們中的一種或者兩種以上。
另外,第一塊體4以及第二塊體5的寬度設(shè)計得比磁致伸縮棒2的寬度大。具體而言,具有如下寬度:在將磁致伸縮棒2插入各塊體4、5的狹縫411、501時,能夠?qū)⒋胖律炜s棒2配置于一對內(nèi)螺紋部412、502之間。作為這樣的各塊體4、5的寬度,優(yōu)選為3~15mm左右,更優(yōu)選為5~10mm左右。通過使各塊體4、5的寬度處于上述范圍內(nèi),在實現(xiàn)發(fā)電裝置1的小型化的同時,能夠充分地確保卷繞在各磁致伸縮棒2上的線圈3的體積。
在第一塊體4彼此之間以及第二塊體5彼此之間設(shè)有向磁致伸縮棒2施加偏置磁場的兩個永久磁鐵6。
(永久磁鐵6)
各永久磁鐵6呈圓柱狀。
如圖4所示,設(shè)于第一塊體4彼此之間的永久磁鐵6以S極處于圖4中下側(cè)、N極處于圖4中上側(cè)的方式配置。另外,設(shè)于第二塊體5彼此之間的永久磁鐵6以S極處于圖4中上側(cè)、N極處于圖4中下側(cè)的方式配置。即、各永久磁鐵6配置成其磁化方向與磁致伸縮棒2的并排設(shè)置方向一致(參照圖5等)。由此,在發(fā)電裝置1形成繞順時針的磁場環(huán)。
永久磁鐵6能夠使用例如鋁鐵鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵、釹磁鐵、釤鈷磁鐵、對將它們粉碎混合到樹脂材料或橡膠材料中而成的復(fù)合材料進行成形而得到的磁鐵(粘結(jié)磁鐵)等。這種永久磁鐵6優(yōu)選例如通過粘接劑等的粘接而與各塊體4、5固定。
此外,發(fā)電裝置1中,構(gòu)成為永久磁鐵6連同第二塊體5一起位移。因此,在第二塊體5與永久磁鐵6之間不產(chǎn)生摩擦。因此,不會因摩擦而消耗用于第二塊體5位移的能量,從而發(fā)電裝置1能夠效率良好地發(fā)電。
這種磁致伸縮棒2、2經(jīng)由各第一塊體4以及各第二塊體5而利用連結(jié)部7來連結(jié)。
(連結(jié)部7)
連結(jié)部7具備:連結(jié)第一塊體4彼此的第一連結(jié)部件71;連結(jié)第二塊體5彼此的第二連結(jié)部件72;以及連結(jié)第一連結(jié)部件71和第二連結(jié)部件72的一個梁部件73。這種連結(jié)部7由弱磁性材料或者非磁性材料構(gòu)成。
在本實施方式中,第一連結(jié)部件71、第二連結(jié)部件72以及梁部件73均呈帶狀(長尺寸的平板狀),作為連結(jié)部7整體,在俯視時呈H字狀。連結(jié)部7雖然可以是通過焊接等連結(jié)各部件的結(jié)構(gòu),但優(yōu)選各部件一體形成。
第一連結(jié)部件71具備四個貫通孔711,該四個貫通孔711形成于與設(shè)置在兩個第一塊體4上的四個內(nèi)螺紋部412對應(yīng)的位置。在狹縫411插入磁致伸縮棒2的基端部21,將外螺紋件43插通于第一連結(jié)部件71的貫通孔711并與內(nèi)螺紋部412螺紋結(jié)合。由此,第一連結(jié)部件71螺紋固定于第一塊體4的高背部41,并且狹縫411的間隔變窄,由此基端部21(磁致伸縮棒2)固定于第一塊體4。
第二連結(jié)部件72具備四個貫通孔721,該四個貫通孔721形成于與設(shè)置在兩個第二塊體5上的四個內(nèi)螺紋部502對應(yīng)的位置。在狹縫501插入磁致伸縮棒2的前端部22,將外螺紋件53插通于第二連結(jié)部件72的貫通孔721并與內(nèi)螺紋部502螺紋結(jié)合。由此,第二連結(jié)部件72螺紋固定于第二塊體5,并且狹縫501的間隔變窄,從而前端部22(磁致伸縮棒2)固定于第二塊體5。
這樣,利用外螺紋件43將磁致伸縮棒2以及第一連結(jié)部件71一起緊固于第一塊體4,利用外螺紋件53將磁致伸縮棒2以及第二連結(jié)部件72一起緊固于第二塊體5,因此能夠減少用于固定、連結(jié)部件彼此的部件件數(shù)以及組裝工時。此外,接合方法并不限于上述的螺紋固定,也可以是利用了粘接劑的粘接、釬焊、焊接(激光焊接、電焊)等。
通過設(shè)定這種第一連結(jié)部件71以及第二連結(jié)部件72的長度,從而能夠變更磁致伸縮棒2、2彼此的間隔。通過增大磁致伸縮棒2、2彼此的間隔,從而充分確保在各磁致伸縮棒2卷繞線圈3的空間。由此,能夠充分增大線圈3的體積,結(jié)果,能夠提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
梁部件73連結(jié)第一連結(jié)部件71以及第二連結(jié)部件72的中央部彼此。并且,在發(fā)電裝置1中,配置成在俯視時該梁部件73和各磁致伸縮棒2、2不重疊(參照圖4),且配置成在側(cè)面觀察時梁部件73和磁致伸縮棒2、2以分離一定距離的狀態(tài)相互平行(參照圖3)。在本實施方式中,梁部件73的寬度設(shè)計得比卷繞于各磁致伸縮棒2上的線圈3彼此的間隔小,在側(cè)面觀察時,梁部件73的下表面與線圈3的上表面大致一致。
在發(fā)電裝置1中,兩個磁致伸縮棒2、2和梁部件73作為對置的梁(平行梁)發(fā)揮功能,伴隨第二塊體5的位移,各磁致伸縮棒2和梁部件73向同一方向(圖1中的上方向或者下方向)位移。在此,由于梁部件73配置于兩個磁致伸縮棒2、2之間,因此在各磁致伸縮棒2位移時,它們與梁部件73相互不接觸。
如圖6所示,這種發(fā)電裝置1利用外螺紋件44將第一塊體4固定于振動體的箱體100。在該狀態(tài)下,若由于該振動體的振動而第二塊體5相對于第一塊體4朝向下方位移(轉(zhuǎn)動),即、若前端相對于磁致伸縮棒2的基端朝向下方位移,則梁部件73以在軸向上伸長的方式變形,磁致伸縮棒2以向軸向上收縮的方式變形。另一方面,若第二塊體5朝向上方位移(轉(zhuǎn)動),即、若前端相對于磁致伸縮棒2的基端朝向上方位移,則梁部件73以在軸向上收縮的方式變形,磁致伸縮棒2以在軸向上伸長的方式變形。其結(jié)果,根據(jù)逆磁致伸縮效應(yīng),磁致伸縮棒2的透磁率變化,從而通過磁致伸縮棒2的磁力線的密度(在軸向上貫穿線圈3的內(nèi)腔部的磁力線的密度)變化。由此,在線圈3產(chǎn)生電壓。
在該發(fā)電裝置1中,梁部件73的構(gòu)成材料的損失系數(shù)比構(gòu)成磁致伸縮棒2的磁致伸縮材料的損失系數(shù)小。此外,在本說明書中,“損失系數(shù)”是用于對抗振材料的抗振特性進行評價的指標(biāo)。一般地,在由損失系數(shù)較大的材料構(gòu)成的部件中,變形時產(chǎn)生較大的熱能量,運動能量的損失較大。另一方面,在由損失系數(shù)較小的材料構(gòu)成的部件中,變形時產(chǎn)生的熱能被抑制,運動能量的損失變小。關(guān)于各材料的損失系數(shù)的具體的測定方法將于后文敘述。
如上所述,在發(fā)電裝置1中,兩個磁致伸縮棒2、2和梁部件73作為對置的一對梁發(fā)揮功能。在該發(fā)電裝置1中,各磁致伸縮棒2以及梁部件73通過振動體的振動分別向相同方向位移,兩個磁致伸縮棒2、2以及梁部件73中的一方以伸長的方式變形,另一方以收縮的方式變形。伴隨該變形,各磁致伸縮棒2以及梁部件73積蓄彈性能量,通過該彈性能量變換為運動能量,從而第二塊體5在上下方向上振動。
在發(fā)電裝置1中,梁部件73的構(gòu)成材料的損失系數(shù)比構(gòu)成磁致伸縮棒2的磁致伸縮材料的損失系數(shù)小。因此,能夠使伴隨梁部件73的變形的熱能損失(構(gòu)造衰減)比伴隨磁致伸縮棒2的變形的熱能損失(構(gòu)造衰減)充分小。由此,積蓄于梁部件73的彈性能量能夠高效地變換為用于使第二塊體5振動的運動能量。在發(fā)電裝置1中,伴隨各磁致伸縮棒2的變形的熱能損失比較大,但伴隨梁部件73的變形的熱能損失充分小,因此作為發(fā)電裝置1整體能夠使伴隨一對梁(磁致伸縮棒2、2以及梁部件73)的變形的熱能損失充分小。由此,能夠提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。尤其是,本實施方式的發(fā)電裝置1與用作使一對磁致伸縮棒對置的梁那樣的發(fā)電裝置相比,能夠使伴隨變形的熱能損失充分小。
如上所述,梁部件73的構(gòu)成材料由弱磁性材料或者非磁性材料構(gòu)成,而且如果損失系數(shù)比構(gòu)成上述的磁致伸縮棒2的磁致伸縮材料小,則沒有特別限定,但優(yōu)選使用以下所示的材料。此外,在一體地形成構(gòu)成連結(jié)部7的各部件(第一連結(jié)部件71、第二連結(jié)部件72以及梁部件73)的情況下,優(yōu)選連結(jié)部7整體由以下所示的材料形成。
即、作為梁部件73(連結(jié)部7)的構(gòu)成材料,優(yōu)選使用不銹鋼等弱磁性材料、鋁、鎂合金、鋼合金、非磁性不銹鋼等非磁性材料等。尤其是,更加優(yōu)選使用作為非磁性不銹鋼的一種的奧氏體系不銹鋼。
在此,參照圖7說明在相對于將基端固定于箱體的棒材的前端施加外力使其振動時,棒材的構(gòu)成材料的損失系數(shù)的不同引起的振動幅度(振幅)的隨時間變化。
圖7是表示關(guān)于由以鐵-鎵系合金為主要成分的磁致伸縮材料構(gòu)成的磁致伸縮棒以及由非磁性不銹鋼構(gòu)成的棒材,以分別將基端固定于箱體上的狀態(tài),在對前端施加外力使其振動時、各前端的振幅的隨時間變化的圖表。
此外,就評價所使用的磁致伸縮棒而言,其構(gòu)成材料(磁致伸縮材料)的損失系數(shù)為9×10-3、楊氏模量為70GPa、長度為25mm、截面面積為1.5mm2。另外,就評價所使用的由非磁性不銹鋼構(gòu)成的棒材(梁部件)而言,其構(gòu)成材料的損失系數(shù)為1×10-4、楊氏模量為200GPa、長度為25mm、截面面積為1.5mm2。此外,圖7中將在各棒材(磁致伸縮棒以及非磁性不銹鋼的棒材)的前端,相對于其軸向沿垂直的方向施加1N的載荷而各棒材的前端開始振動之后的振幅(初始振幅)表示為100%。
如圖7所示,由非磁性不銹鋼構(gòu)成的棒材(梁部件)與損失系數(shù)比該梁部件大的磁致伸縮棒相比,其前端的振幅的衰減緩慢。例如,磁致伸縮棒中,其前端的振幅直到衰減至初始振幅的50%的時間大約是82msec,與此相對,梁部件中,其前端的振幅直到衰減至初始振幅的50%的時間大約是210msec。從圖7可知,與磁致伸縮棒相比,損失系數(shù)小的梁部件可抑制伴隨其變形(振動)的熱能損失。
梁部件73的構(gòu)成材料的損失系數(shù)優(yōu)選為6×10-4以下,更加優(yōu)選為2×10-5~2×10-4左右。在梁部件73的構(gòu)成材料的損失系數(shù)滿足上述條件的情況下,能夠進一步降低伴隨梁部件73的變形的熱能損失。由此,積蓄于梁部件73的彈性能量能夠更加高效地變換為用于使第二塊體5振動的運動能量,能夠更加提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
另外,在將梁部件73的構(gòu)成材料的損失系數(shù)設(shè)為η1、將構(gòu)成磁致伸縮棒2的磁致伸縮材料的損失系數(shù)設(shè)為η2時,η1/η2的值優(yōu)選為0.3以下,更加優(yōu)選為0.01~0.2左右。在η1/η2的值滿足上述條件的情況下,作為發(fā)電裝置1整體,能夠更加降低伴隨磁致伸縮棒2、2以及梁部件73的變形的熱能損失,其結(jié)果,能夠更加提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
此外,梁部件73的構(gòu)成材料以及磁致伸縮材料的損失系數(shù)能夠分別使用以與抗振鋼板的振動衰減特性的實驗方法相關(guān)的JIS規(guī)格規(guī)定的方法(JISG0602)、以使用懸臂梁法的ASTM規(guī)格規(guī)定的方法(ASTME756-83)等的方法來測定。
另外,梁部件73的構(gòu)成材料和磁致伸縮材料的損失系數(shù)的大小關(guān)系例如能夠利用以下的方法來評價。即、準(zhǔn)備由各部件(梁部件73、磁致伸縮棒2)的構(gòu)成材料構(gòu)成的棒材,在將棒材的基端作為固定端、將前端作為可動端而懸臂支撐的狀態(tài)下,通過使其可動端振動,并利用位移計等對該振動進行測定,從而能夠?qū)Ω鞑考膿p失系數(shù)進行相對地評價。
這樣,在發(fā)電裝置1中,能夠?qū)⒎e蓄于梁部件73的彈性能量高效地變換成用于使第二塊體5振動的運動能量。
此外,通過伴隨變形而積蓄于如發(fā)電裝置1那樣構(gòu)成一對梁的各部件上的彈性能量U[J]使用各部件的彈簧常數(shù)K[N/m]、位移量(撓曲量)ΔS[m],由下述(2)式表示。
U=1/2×K×ΔS2 (2)
在發(fā)電裝置1中,通過振動體的振動,梁部件73以及各磁致伸縮棒2向相同方向位移,各自的位移量大致相等。因此,通過使梁部件的彈簧常數(shù)比磁致伸縮棒2的彈簧常數(shù)大,從而能夠使積蓄于梁部件73的彈性能量比積蓄于各磁致伸縮棒2的彈性能量大。該情況下,能夠進一步提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
然而,在發(fā)電裝置1中,梁部件73以及磁致伸縮棒2的變形包括:向各部件的前端位移方向、即、各部件彎曲的方向(圖3中為上下方向)的變形(彎曲變形);以及向各部件伸長或者收縮的方向的變形。因此,伴隨變形而積蓄于各部件的彈性能量成為將伴隨彎曲變形的彈性能量、和伴隨向伸長、收縮方向的變形的彈性能量合起來得到的能量。
一般地,在向某梁部件的彎曲方向以及伸長、收縮方向分別施加了相同外力的情況下,伴隨彎曲變形而積蓄于部件的彈性能量的大小與伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于部件的彈性能量的大小相比較大。具體而言,伴隨彎曲變形而積蓄于部件的彈性能量為伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于部件的彈性能量的數(shù)十倍。
因此,在發(fā)電裝置1中,為了使積蓄于梁部件73的彈性能量更大,優(yōu)選構(gòu)成為,相比向伸長、收縮方向的變形,通過彎曲變形,能夠在梁部件73高效地積蓄彈性能量。
另一方面,磁致伸縮棒2通過在伸長、收縮方向上變形,其透磁率變化,通過磁通密度變化,有助于發(fā)電,但其透磁率不會因彎曲變形而變化。因此,磁致伸縮棒2優(yōu)選構(gòu)成為,相比彎曲變形,通過向伸長、收縮方向的變形,能夠高效地積蓄彈性能量。
在此,關(guān)于具有基端固定于箱體、前端固定于可動部(質(zhì)量部)的一對梁的構(gòu)造體,對通過可動部的振動而施加各部件的力、力矩進行說明。
圖8是關(guān)于具有基端固定于箱體、前端固定于可動部(質(zhì)量部)的一對平行的梁(梁部件以及磁致伸縮棒)的構(gòu)造體,用于對通過可動部的振動而施加各部件的力、力矩進行說明的側(cè)視圖。
更為具體而言,圖8(a-1)~(a-3)分別表示構(gòu)成各梁的梁部件和磁致伸縮棒暫時具有相同楊氏模量、形狀的情況的構(gòu)造體。圖8(b-1)作為梁部件,與圖8(a-1)所示的構(gòu)造體的梁部件相比,使用其橫截面面積以及楊氏模量大的部件,僅用梁部件來支撐可動部的構(gòu)造體。另外,圖8(b-2)以及(b-3)分別表示圖8(b-1)所示的構(gòu)造體的梁部件、由橫截面面積以及楊氏模量比該梁部件小的磁致伸縮棒構(gòu)成一對梁的構(gòu)造體。
此外,將圖8中的上側(cè)稱為“上”或者“上側(cè)”,將圖8中的下側(cè)稱為“下”或者“下側(cè)”。
在梁部件和磁致伸縮棒具有相同楊氏模量以及相同形狀的情況下,若對可動部向下方向施加外力,且使可動部向下方向位移,則梁部件以及磁致伸縮棒分別向下方向彎曲變形。并且,梁部件沿伸長的方向變形,磁致伸縮棒沿收縮的方向變形(參照圖8(a-2))。在該狀態(tài)下,若去除施加可動部的外力,則可動部向上方向位移,而梁部件以及磁致伸縮棒分別向上方向彎曲變形。并且,梁部件沿收縮的方向變形,磁致伸縮棒沿伸長的方向變形(參照圖8(a-3))。然后,伴隨可動部向上下方向的振動,通過可動部所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩,梁部件以及磁致伸縮棒反復(fù)進行彎曲變形以及向伸長、收縮方向的變形。通過該可動部的振動,梁部件以及磁致伸縮棒沿位移的方向(彎曲方向、伸長、收縮方向)被施加力。
另一方面,圖8(b-1)所示的構(gòu)造體是使用與圖8(a-1)所示的構(gòu)造體的梁部件相比、其橫截面面積以及楊氏模量大的部件作為梁部件,并僅由梁部件支撐可動部的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中,若對可動部施加外力而使可動部向下方向位移,則梁部件向下方向彎曲變形,但在伸長、收縮方向上幾乎不變形。該狀態(tài)下,若去除施加可動部的外力,則可動部向上方向位移而梁部件向上方向彎曲變形,但在伸長、收縮方向上幾乎不變形。然后,伴隨可動部向上下方向的振動,梁部件也向上下方向位移,但此時,梁部件在伸長、收縮方向上幾乎不變形,僅在大致彎曲方向上變形。即、梁部件通過施加可動部的外力而僅被施加向大致彎曲方向的力。
如圖8(b-2)以及(b-3)所示,在這種構(gòu)造體上追加橫截面面積以及楊氏模量比梁部件小的磁致伸縮棒,成為由梁部件和磁致伸縮棒構(gòu)成一對梁的構(gòu)造體。即使在該構(gòu)造體中,梁部件也通過施加可動部的外力而僅被施加向大致彎曲方向的力。在該構(gòu)造體中,由于磁致伸縮棒的剛性與梁部件相比較小,因此在梁部件通過可動部的振動而彎曲變形時,磁致伸縮棒相對于梁部件的彎曲變形而從屬地彎曲變形。這種磁致伸縮棒通過施加可動部的外力基本上不被施加向彎曲方向的力,而僅被施加向大致伸長、收縮方向的力。
即、在圖8(b-2)以及(b-3)所示的構(gòu)造體中,通過施加可動部的外力,在梁部件上主要積蓄伴隨彎曲變形的彈性能量,在磁致伸縮棒上主要積蓄伴隨向伸長、收縮方向的變形的彈性能量。在將該圖8(b-2)以及(b-3)所示的構(gòu)造體應(yīng)用于發(fā)電裝置的情況下,能夠更加提高其發(fā)電效率。
以下,對在圖8所示那樣的構(gòu)造體中,在向可動部(質(zhì)量部)施加了外力時、積蓄于各部件的彈性能量進行詳細(xì)說明。
圖9是關(guān)于具有基端固定于箱體、前端固定于可動部(質(zhì)量部)的一對平行的梁(梁部件以及磁致伸縮棒)的構(gòu)造體,用于說明對可動部施加了外力時、積蓄于各部件的彈性能量的側(cè)視圖。
另外,將圖9中的上側(cè)稱為“上”或者“上側(cè)”,將圖9中的下側(cè)稱為“下”或者“下側(cè)”。
此外,在圖9所示的構(gòu)造體中,梁部件以及磁致伸縮棒的長度分別是Lh[m]、Lj[m],大致相等(Lh≒Lj)。另外,梁部件以及磁致伸縮棒各自橫截面形狀(短邊方向的截面形狀)沿長邊方向大致恒定,梁部件以及磁致伸縮棒的橫截面面積分別是Ah[m2]、Aj[m2]。另外,梁部件以及磁致伸縮棒的構(gòu)成材料的楊氏模量分別是Eh[N/m]、Ej[N/m]。另外,梁部件以及磁致伸縮棒的橫截面(短邊方向的截面)中的截面二次力矩分別是Ih[m4]、Ij[m4]。
將該構(gòu)造體整體的彈簧常數(shù)設(shè)為Kf[N/m],將相對于可動部向下方向施加的外力設(shè)為Ff[N],將通過所施加的外力向下方向的位移量(撓曲量)設(shè)為ΔSf[m]。該情況下,通過所施加的外力Ff,積蓄于該構(gòu)造體的彈性能量Uf[J]由下述(2-1)式表示。
Uf=1/2×Ff×ΔSf=1/2×Kf×ΔSf2 (2-1)
另外,在向可動部施加了外力Ff時,伴隨可動部的位移,梁部件以及磁致伸縮棒向彎曲方向(圖9中為上下方向)、伸長、收縮方向(各部件的長邊方向)變形。
此時,梁部件以及磁致伸縮棒的前端的向彎曲方向的位移量(撓曲量)分別是ΔSmh[m]、ΔSmj[m],大致相等(ΔSmh≒ΔSmj)。另外,梁部件以及磁致伸縮棒的彎曲方向的力矩(在彎曲方向上施加的力)分別是Fmh[N]、Fmj[N]。另外,梁部件以及磁致伸縮棒的彎曲方向的彈簧常數(shù)分別是Kmh[N/m]、Kmj[N/m]。另外,伴隨彎曲變形而積蓄于梁部件以及磁致伸縮棒的彈性能量分別是Umh[J]、Umj[J]。
另外,梁部件以及磁致伸縮棒的向伸長、收縮方向的變形量分別是ΔLh[m]、ΔLj[m],大致相等(ΔLh≒ΔLj)。另外,在梁部件以及磁致伸縮棒的伸長、收縮方向上施加的力分別是ΔFh[N]、ΔFj[N]。另外,梁部件以及磁致伸縮棒的伸長、收縮方向的彈簧常數(shù)分別是Kh[N/m]、Kj[N/m]。另外,伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于梁部件以及磁致伸縮棒的彈性能量分別是Uh[J]、Uj[J]。
在此,在向可動部施加了外力Ff時,積蓄于圖9所示的構(gòu)造體的彈性能量Uf使用伴隨彎曲變形而積蓄于梁部件以及磁致伸縮棒的彈性能量Umh、Umj、和伴隨向伸長·收縮方向的變形而積蓄于梁部件以及磁致伸縮棒的彈性能量Uh[J]、Uj[J]由下述(2-2)式表示。
Uf≒Umh+Umj+Uh+Uj (2-2)
伴隨彎曲變形積蓄于梁部件以及磁致伸縮棒的彈性能量Umh、Umj分別由下述(2-3)、(2-4)式表示。
Umh=1/2×Kmh×ΔSmh2 (2-3)
Umj=1/2×Kmj×ΔSmj2 (2-4)
如上所述,由于ΔSmh≒ΔSmj,因此彈性能量Umh、Umj滿足下述(2-5)式的關(guān)系。
Umh∝Kmh、Umj∝Kmj (2-5)
在此,彎曲方向的彈簧常數(shù)Kmh、Kmj分別由下述(2-6)、(2-7)式表示。
Kmh=3×Eh×Ih/Lh3 (2-6)
Kmj=3×Ej×Ij/Lj3 (2-7)
另外,如上所述,由于Lh≒Lj,因此根據(jù)上述(2-5)~(2-7)式,彈性能量Umh、Umj滿足下述(2-8)式的關(guān)系。
Umh∝Eh×Ih、Umj∝Ej×Ij (2-8)
從上述(2-8)式可知,伴隨彎曲變形而積蓄于梁部件以及磁致伸縮棒的彈性能量與各部件的構(gòu)成材料的楊氏模量×各部件的橫截面的截面二次力矩的值成比例。因此,在發(fā)電裝置1中,優(yōu)選使梁部件73的構(gòu)成材料的楊氏模量Eh×梁部件73的橫截面的截面二次力矩Ih的值比磁致伸縮棒2的構(gòu)成材料(磁致伸縮材料)的楊氏模量Ej×磁致伸縮棒2的橫截面的截面二次力矩Ij的值大。即、在發(fā)電裝置1中,優(yōu)選梁部件73以及磁致伸縮棒2滿足Eh×Ih>Ej×Ij的關(guān)系。由此,能夠使伴隨彎曲變形而積蓄于梁部件73的彈性能量比伴隨彎曲變形而積蓄于磁致伸縮棒2的彈性能量大,其結(jié)果,能夠更加提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
另一方面,伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于梁部件以及磁致伸縮棒的彈性能量Uh、Uj分別由下述(2-9)、(2-10)式表示。
Uh=1/2×Fh×ΔLh (2-9)
Uj=1/2×Fj×ΔLj (2-10)
另外,ΔLh以及ΔLj使用梁部件以及磁致伸縮棒向伸長、收縮方向的彈簧常數(shù)Kh、Kj滿足下述(2-11)式的關(guān)系。
ΔLh=Fh/Kh、ΔLj=Fj/Kj (2-11)
因此,根據(jù)上述(2-9)~(2-11)式,彈性能量Uh、Uj滿足下述(2-12)、(2-13)式的關(guān)系。
Uh=1/2×Fh2/Kh (2-12)
Uj=1/2×Fj2/Kj (2-13)
在此,通過可動部的位移,在梁部件以及磁致伸縮棒的伸長、收縮方向上施加的力大致相等(Fh≒Fj)。因此,根據(jù)上述(2-12)以及(2-13)式,彈性能量Uh、Uj滿足下述(2-14)式的關(guān)系。
Uh∝1/Kh、Uj∝1/Kj(2-14)
在此,伸長、收縮方向的彈簧常數(shù)Kh、Kj分別由下述(2-15)、(2-16)式表示。
Kh=Eh×Ah/Lh (2-15)
Kj=Ej×Aj/Lj (2-16)
另外,如上所述,由于Lh≒Lj,因此根據(jù)上述(2-14)~(2-16)式,彈性能量Uh、Uj滿足下述(2-17)式的關(guān)系。
Uh∝1/(Eh×Ah)、Uj∝1/(Ej×Aj) (2-17)
根據(jù)上述(2-17)式可知,伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于梁部件以及磁致伸縮棒的彈性能量與各部件的構(gòu)成材料的楊氏模量×各部件的橫截面面積的值成反比例。因此,在發(fā)電裝置1中,優(yōu)選使梁部件73的構(gòu)成材料的楊氏模量Eh×梁部件73的橫截面面積Ah的值比磁致伸縮棒2的構(gòu)成材料(磁致伸縮材料)的楊氏模量Ej×磁致伸縮棒2的橫截面面積Aj的值大。即、在發(fā)電裝置1中,優(yōu)選梁部件73以及磁致伸縮棒2滿足Eh×Ah>Ej×Aj的關(guān)系。由此,能夠使伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于磁致伸縮棒2的彈性能量比伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于梁部件73的彈性能量大,其結(jié)果,能夠更加提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
此外,在Eh×Ih>Ej×Ij的關(guān)系、以及Eh×Ah>Ej×Aj的關(guān)系均滿足的情況下,梁部件73以及磁致伸縮棒2得到以下的效果。即、能夠使伴隨彎曲變形而積蓄于梁部件73的彈性能量Umh比伴隨彎曲變形而積蓄于磁致伸縮棒2的彈性能量Umj相對大。另外,能夠使伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于磁致伸縮棒2的彈性能量Uj比伴隨向伸長、收縮方向的變形而積蓄于梁部件73的彈性能量Uh相對大。由此,通過對第二塊體5施加外力,在梁部件73主要積蓄伴隨彎曲變形的彈性能量,在磁致伸縮棒2主要積蓄伴隨向伸長、收縮方向的變形的彈性能量。因此,在發(fā)電裝置1中,能夠使伴隨梁部件73以及磁致伸縮棒2、2的變形的熱能損失更加充分小,能夠更加提高其發(fā)電效率。
另外,這種梁部件73的構(gòu)成材料的楊氏模量優(yōu)選為80~200GPa左右,更加優(yōu)選為100~190GPa左右,進一步優(yōu)選為120~180GPa左右。
這種梁部件73優(yōu)選其橫截面形狀(短邊方向的截面形狀)沿長邊方向大致恒定。梁部件73的平均厚沒有特別限定,但優(yōu)選為0.3~10mm左右,更加優(yōu)選為0.5~5mm左右。另外,梁部件73的平均橫截面面積優(yōu)選為0.2~200mm2左右,更加優(yōu)選為0.5~50mm2左右。
另外,在發(fā)電裝置1中,在側(cè)面觀察時的磁致伸縮棒2、2與梁部件73的間隔(以下也稱為“梁間隔”)也能夠自由設(shè)計。具體地,通過對從設(shè)于各塊體4、5的狹縫411、501至其上表面(在第一塊體4中為高背部41的上表面)的長度(高度)進行調(diào)整,從而能夠自由設(shè)計這些梁間隔。
如上所述,在發(fā)電裝置1中,能夠使線圈3的體積充分大,并且能夠自由設(shè)計各磁致伸縮棒2與梁部件73的梁間隔。以下對梁間隔與發(fā)電裝置1的發(fā)電效率的關(guān)系進行說明。
圖10是示意性地表示相對于基端固定于箱體的一個棒材(一個梁)的前端,向下方向施加了外力的狀態(tài)的側(cè)視圖。圖11是示意性地表示相對于基端固定于箱體的對置的一對平行的梁(平行梁)的前端,向下方向施加了外力的狀態(tài)的側(cè)視圖。圖12是示意性地表示施加于前端被施加了外力的一對平行梁的應(yīng)力(伸長應(yīng)力、收縮應(yīng)力)的圖。
此外,將圖10~圖12中的上側(cè)稱為“上”或者“上側(cè)”,將圖10~圖12中的下側(cè)稱為“下”或者“下側(cè)”。另外,將圖10~圖12中的左側(cè)稱為“基端”,將圖10~圖12中的右側(cè)稱為“前端”。
在相對于一個梁的前端以向下方彎曲變形的方式施加了外力的情況下,如圖10所示,伴隨梁的彎曲變形,對梁施加應(yīng)力,在梁上側(cè)產(chǎn)生均勻的拉伸(伸長)應(yīng)力、在梁下側(cè)產(chǎn)生均勻的壓縮(收縮)應(yīng)力。另一方面,在相對于具有恒定梁間隔的平行梁的前端施加了外力的情況下,各梁如圖10所示那樣彎曲變形,并且如圖11所示那樣,為了在外力的施加前后將前端側(cè)的梁間隔保持為恒定而以進行平行聯(lián)桿動作的方式變形。在這種平行梁中,梁間隔越大、該平行聯(lián)桿動作表現(xiàn)的越明顯,反之,梁間隔越小、平行聯(lián)桿動作被抑制,而進行圖10所示那樣的與一個梁的彎曲變形接近的變形。
因此,在梁間隔比較大的平行梁的結(jié)構(gòu)中,彎曲變形和平行聯(lián)桿動作引起的變形混合存在,由此各梁變形成圖12所示那樣的大致S字狀。在平行梁向下側(cè)變形時,優(yōu)選在上側(cè)的梁產(chǎn)生均勻的伸長應(yīng)力,如圖12所示,盡管在中央部產(chǎn)生伸長應(yīng)力A,但在基端側(cè)的下部以及前端側(cè)的上部產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力B。另外,優(yōu)選在下側(cè)的梁產(chǎn)生均勻的收縮應(yīng)力,盡管在中央部產(chǎn)生收縮應(yīng)力B,但在基端側(cè)的上部以及前端側(cè)的下部產(chǎn)生較大的伸長應(yīng)力A。即、由于在各梁產(chǎn)生的伸長應(yīng)力和收縮應(yīng)力這雙方均較大,因此不會使在梁整體產(chǎn)生的任意一方的應(yīng)力(伸長應(yīng)力或者收縮應(yīng)力)的絕對值變大。在使用磁致伸縮棒作為這種平行梁的情況下,不會使磁致伸縮棒中的磁通密度的變化量變大。
此外,在施加了偏置磁場的磁致伸縮棒中,產(chǎn)生的應(yīng)力(伸長應(yīng)力或者收縮應(yīng)力)的大小與磁通密度的變化量具有如下所示的關(guān)系。
圖13是表示在由以鐵-鎵系合金(楊氏模量:大約70GPa)為主要成分的磁致伸縮材料構(gòu)成的磁致伸縮棒中,與所施加的應(yīng)力相應(yīng)的、施加的磁場(H)與磁通密度(B)的關(guān)系的圖表。
此外,在圖13中,(a)表示在磁致伸縮棒未產(chǎn)生應(yīng)力的狀態(tài),(b)表示在磁致伸縮棒產(chǎn)生了90MPa的收縮應(yīng)力的狀態(tài),(c)表示在磁致伸縮棒產(chǎn)生了90MPa的伸長應(yīng)力的狀態(tài),(d)表示在磁致伸縮棒產(chǎn)生了50MPa的收縮應(yīng)力的狀態(tài),(e)表示在磁致伸縮棒產(chǎn)生了50MPa的伸長應(yīng)力的狀態(tài)。
如圖13所示,與未產(chǎn)生應(yīng)力的狀態(tài)的磁致伸縮棒相比,在產(chǎn)生了伸長應(yīng)力的磁致伸縮棒中,其透磁率變高的結(jié)果是沿軸向通過磁致伸縮棒的磁力線的密度(磁通密度)變高((c)以及(e))。另一方面,與未產(chǎn)生應(yīng)力的狀態(tài)的磁致伸縮棒相比,在產(chǎn)生了收縮應(yīng)力的磁致伸縮棒中,其透磁率變低的結(jié)果是通過磁致伸縮棒的磁通密度變低((b)以及(d))。
因此,在圖13中所示的施加了恒定的偏置磁場的狀態(tài)下,若使磁致伸縮棒的另一端相對于一端振動(位移),而使磁致伸縮棒交替地產(chǎn)生90MPa的伸長應(yīng)力和90MPa的收縮應(yīng)力,則通過磁致伸縮棒的磁通密度的變化量成為1T左右,其變化量成為最大(參照(b)、(c))。另一方面,若使在該磁致伸縮棒產(chǎn)生的伸長應(yīng)力以及收縮應(yīng)力降低至50MPa,則通過磁致伸縮棒的磁通密度的變化量變小(參照(d)、(e))。
因此,為了增大通過磁致伸縮棒的磁通密度的變化量,需要充分增大在磁致伸縮棒產(chǎn)生的恒定方向的應(yīng)力(伸長應(yīng)力或者收縮應(yīng)力)。此外,如果是由上述磁致伸縮材料構(gòu)成的磁致伸縮棒,則通過使70MPa以上的伸長應(yīng)力和70MPa以上的收縮應(yīng)力交替產(chǎn)生,從而能夠充分增大通過磁致伸縮棒的磁通密度的變化量。
根據(jù)以上那樣的理由,在發(fā)電裝置1中,根據(jù)提高其發(fā)電效率的觀點,希望通過減小各磁致伸縮棒2與梁部件73的梁間隔而抑制梁的平行聯(lián)桿動作,來接近圖10所示那樣的一個梁的彎曲變形舉動。在發(fā)電裝置1中,由于線圈3的體積不會被各磁致伸縮棒2與梁部件73的梁間隔限制,因此即使充分增大線圈3的體積,也能夠?qū)⒏鞔胖律炜s棒2與梁部件73的梁間隔設(shè)計得充分小。由此,即使增大線圈3的體積,也能夠使在磁致伸縮棒2產(chǎn)生的應(yīng)力均勻,能夠更加提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
此外,作為安裝發(fā)電裝置1的振動體,例如是通過管、管道來使蒸汽、水、燃料油、氣體(空氣、燃?xì)獾?等移動(排氣、換氣、吸氣、廢液、循環(huán))的裝置,可列舉大型設(shè)置、大樓、車站等的配管、空調(diào)用管道。另外,作為安裝發(fā)電裝置1的振動體,并不限于這種配管、空調(diào)用管道,例如可列舉輸送機(貨車、汽車、卡車的車箱)、構(gòu)成路線的軌道(枕木)、高速道路、隧道的壁面面板、架橋、泵、蝸輪等設(shè)備等。
在這些振動體產(chǎn)生的振動是作為目的的介質(zhì)(空調(diào)用管道的情況下,通過管道內(nèi)的氣體等)的移動不需要的振動,成為產(chǎn)生噪音、不快的振動的原因。通過在這種振動體安裝上述發(fā)電裝置1,從而能夠?qū)⒃摬恍枰恼駝?運動能量)變換(再生)為電能而得到。
該發(fā)電裝置1能夠作為傳感器、無線裝置等的電源來使用。例如,能夠在具有發(fā)電裝置1、傳感器以及無線裝置的系統(tǒng)中利用。在該系統(tǒng)中,通過利用由發(fā)電裝置1得到的電能(電力)來驅(qū)動傳感器,從而能夠?qū)υO(shè)施居住空間的照度、溫度、濕度、壓力、噪音進行計測。并且,通過利用由發(fā)電裝置1得到的電力來驅(qū)動無線裝置,從而由傳感器計測的數(shù)據(jù)作為檢測數(shù)據(jù)被發(fā)送到外部設(shè)備(服務(wù)器、主機等),能夠作為各種控制信號、監(jiān)視信號來利用。另外,發(fā)電裝置1作為監(jiān)視車輛的各部的狀態(tài)的系統(tǒng)(例如,輪胎空氣壓傳感器、安全帶佩戴檢測傳感器)也能夠利用。另外,通過發(fā)電裝置1,如此地將不需要的振動變換為電力,從而也得到降低來自振動體的噪音、不快的振動的效果。
另外,除了使來自上述那樣的振動體的振動再生以外,還附加在振動體以外的基體固定第一塊體4、且在發(fā)電裝置1的前端(第二塊體5)直接從外部施加力的構(gòu)造,通過與無線裝置組合,從而能夠作為人操作的開關(guān)來使用。
這種開關(guān)不設(shè)置電源(外部電源)以及信號線的配線也發(fā)揮功能,例如能夠用于住宅照明用無線開關(guān)、住宅安全用系統(tǒng)(尤其是通過無線知道窗、門的操作檢測的系統(tǒng))等。
另外,通過在車輛的各開關(guān)應(yīng)用發(fā)電裝置1,從而不需要設(shè)置電源以及信號線的配線。因此,不僅削減組裝工時,而且還減輕設(shè)于車輛的配線所需要的重量,得到車輛等的輕型化,而抑制施加于輪胎、車體、發(fā)動機的負(fù)載,還能夠有助于安全性。
此外,發(fā)電裝置1的發(fā)電量沒有特別限定,但優(yōu)選為20~2000μJ左右。如果發(fā)電裝置1的發(fā)電量(發(fā)電能力)在上述范圍內(nèi),則例如通過組合發(fā)電裝置1和無線裝置,能夠有效地利用于上述的住宅照明用無線開關(guān)、住宅安全用系統(tǒng)等。
另外,在本實施方式的發(fā)電裝置1中,配置成在俯視時,卷繞于各磁致伸縮棒2的線圈3和梁部件73不重疊,但也可以是線圈3的一部分與梁部件73重疊的結(jié)構(gòu)。具體地,在俯視時,磁致伸縮棒2和梁部件73不重疊,但也可以是線圈3的端部和梁部件73的端部重疊的結(jié)構(gòu)。即使是該結(jié)構(gòu),也能夠充分確保線圈3的卷繞空間,并且在線圈3和梁部件73不接觸的范圍,充分縮小磁致伸縮棒2和梁部件73的梁間隔,從而能夠得到與由上述發(fā)電裝置1得到的效果相同的效果。
另外,在本實施方式的發(fā)電裝置1中,作為對置的梁,具備兩個磁致伸縮棒2、2和一個梁部件73。但是,本實施方式的發(fā)電裝置1并不限定于此,也可以做成以下那樣的結(jié)構(gòu)。
例如,連結(jié)部也可以構(gòu)成為具備連結(jié)第一連結(jié)部件以及第二連結(jié)部件的長度方向的兩端部彼此的兩個梁部件。在該結(jié)構(gòu)中,由于各梁部件配置于磁致伸縮棒的外側(cè),因此即使增大線圈的體積,也能夠縮小磁致伸縮棒彼此的間隔而減小發(fā)電裝置的寬度方向的尺寸。此外,即使是該結(jié)構(gòu),也能夠得到與上述的本實施方式相同的效果。
另外,發(fā)電裝置能夠做成具備兩個以上的磁致伸縮棒和一個以上的梁部件的結(jié)構(gòu)。此外,在變更磁致伸縮棒以及梁部件的總數(shù)的情況下,優(yōu)選其總數(shù)為奇數(shù)。具體地,可列舉磁致伸縮棒的個數(shù):梁部件的個數(shù)為2:3、3:2、3:4、4:3、4:5等的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中,由于作為梁發(fā)揮功能的磁致伸縮棒和梁部件沿發(fā)電裝置的寬度方向?qū)ΨQ地配置,因此施加于磁致伸縮棒、第一以及第二塊體、連結(jié)部的應(yīng)力的平衡變得良好。
此外,在這種結(jié)構(gòu)的情況下,在將梁部件73的彈簧常數(shù)設(shè)為A[N/m]、將梁部件73的個數(shù)設(shè)為X[根]、將磁致伸縮棒2的彈簧常數(shù)設(shè)為B[N/m]、將磁致伸縮棒2的個數(shù)設(shè)為Y[根]時,優(yōu)選A×X的值與B×Y的值大致相等。由此,能夠相對于第一塊體4使第二塊體5向上下方向順暢而且可靠地位移。
另外,在上述的說明中,通過將各外螺紋件43、53螺紋結(jié)合于各內(nèi)螺紋部412、501,來進行磁致伸縮棒2的兩端部21、22和各塊體4、5的固定以及連結(jié)部7和各塊體4、5的連結(jié)。但是,各部件的固定、連結(jié)并不限定于上述方法。例如,也可以利用焊接(激光焊接、電焊)、銷的壓入、粘接劑的粘接等的方法來對各部件進行固定、連結(jié)。
<第二實施方式>
以下,對本發(fā)明的發(fā)電裝置的第二實施方式進行說明。
圖14是表示本發(fā)明的發(fā)電裝置的第二實施方式的立體圖。
此外,在以下的說明中,將圖14中的上側(cè)稱為“上”或者“上方”,將圖14中的下側(cè)稱為“下”或者“下方”。另外,將圖14中的紙面右里側(cè)稱為“前端”、將圖14中的紙面左近前側(cè)稱為“基端”。
以下,關(guān)于第二實施方式的發(fā)電裝置,以與上述第一實施方式的發(fā)電裝置的不同點為中心進行說明,對于相同的事項,省略其說明。
圖14所示的發(fā)電裝置1具有:在外周卷繞有線圈3的磁致伸縮棒2以及梁部件73;分別連結(jié)這些基端部彼此以及前端部彼此的連結(jié)磁軛48以及連結(jié)磁軛58;與磁致伸縮棒2以及梁部件73并排設(shè)置的磁軛82;以及設(shè)于連結(jié)磁軛48與磁軛82之間以及連結(jié)磁軛58與磁軛82之間的兩個永久磁鐵6。另外,基端側(cè)的連結(jié)磁軛48固定于支撐部49,前端側(cè)的連結(jié)磁軛58固定于錘部(質(zhì)量部)59。
即使在該結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置1中,也與上述第一實施方式的發(fā)電裝置1相同地構(gòu)成為,連結(jié)部7的梁部件73的構(gòu)成材料的損失系數(shù)比構(gòu)成磁致伸縮棒2的磁致伸縮材料的損失系數(shù)小。
另外,在本實施方式的發(fā)電裝置1中,磁致伸縮棒2和梁部件73在厚度方向上并排設(shè)置,與第一實施方式的發(fā)電裝置1相同地構(gòu)成為,磁致伸縮棒2和梁部件73的梁間隔從基端朝向前端而變小。
此外,作為本實施方式的磁致伸縮棒2、線圈3以及梁部件73,能夠使用在第一實施方式中所述的各部件。
連結(jié)磁軛48與磁致伸縮棒2的基端部21以及梁部件73的基端部連結(jié)。
在連結(jié)磁軛48形成有上下兩個狹縫481、482,在下側(cè)的狹縫481插入磁致伸縮棒2的基端部21,在上側(cè)的狹縫482插入梁部件73的基端部,并利用銷483固定。
該連結(jié)磁軛48在其基端側(cè)固定于支撐部49。
支撐部49呈平板狀,在其前端側(cè)的大致中央形成有在寬度方向上貫通的槽部491。在該槽部491插入、固定連結(jié)磁軛48。
在本實施方式的發(fā)電裝置1中,通過將支撐部49的基端固定于箱體100,從而磁致伸縮棒2以其基端為固定端、以前端為可動端而被懸臂支撐。
連結(jié)磁軛58與磁致伸縮棒2的前端部22以及梁部件73的前端部連結(jié)。
在連結(jié)磁軛58形成有上下兩個狹縫581、582,在下側(cè)的狹縫581插入磁致伸縮棒2的前端部22,在上側(cè)的狹縫582插入梁部件73的基端部,并利用銷583固定。在連結(jié)磁軛58中,狹縫581、582間的分離距離比連結(jié)磁軛48的狹縫481、482間的分離距離短,由此,磁致伸縮棒2和梁部件73的梁間隔從基端朝向前端而變小。
該連結(jié)磁軛58在其前端側(cè)固定于錘部59。
錘部59呈平板狀,在其基端側(cè)的大致中央形成有在寬度方向上貫通的槽部591。在該槽部591插入、固定連結(jié)磁軛58。
錘部59與連結(jié)磁軛58一起作為相對磁致伸縮棒2施加外力、振動的錘發(fā)揮功能。通過該振動體的振動,相對于第二塊體5施加向上下方向的外力或者振動。由此,磁致伸縮棒2以其基端為固定端,前端在上下方向上進行往復(fù)移動(前端相對于基端相對地位移)。
此外,各連結(jié)磁軛48、58、支撐部49以及錘部59的構(gòu)成材料能夠使用與上述第一實施方式中的構(gòu)成第一塊體4以及第二塊體5的各種材料相同的材料。
磁軛82呈長尺寸的平板狀,與磁致伸縮棒2以及梁部件73在寬度方向上并排設(shè)置。作為磁軛82的構(gòu)成材料,能夠使用與上述的第一實施方式中的構(gòu)成第一塊體4以及第二塊體5的各種材料相同的材料。
永久磁鐵6與上述第一實施方式的發(fā)電裝置1的永久磁鐵6相同,呈圓柱狀。作為這種永久磁鐵6的構(gòu)成材料,能夠使用與上述的第一實施方式的永久磁鐵6相同的材料。
在本實施方式中,如圖14所示,設(shè)于連結(jié)磁軛48與磁軛82之間的永久磁鐵6配置為使S極處于連結(jié)磁軛48側(cè)、使N極處于磁軛82側(cè),設(shè)于連結(jié)磁軛58與磁軛82之間的永久磁鐵6配置為使S極處于磁軛82側(cè)、使N極處于連結(jié)磁軛58側(cè)。由此,在發(fā)電裝置1形成繞順時針的磁場環(huán)。
在本實施方式的發(fā)電裝置1中,與上述第一實施方式的發(fā)電裝置1相同地構(gòu)成為,梁部件73的構(gòu)成材料的損失系數(shù)比構(gòu)成磁致伸縮棒2的磁致伸縮材料的損失系數(shù)小。因此,能夠使伴隨梁部件73的變形的熱能損失比伴隨磁致伸縮棒2的變形的熱能損失充分小。由此,在發(fā)電裝置1中,能夠減小伴隨一對梁(磁致伸縮棒2、2以及梁部件73)的變形的熱能損失。其結(jié)果,能夠提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
另外,在本實施方式的發(fā)電裝置1中,構(gòu)成為,在側(cè)面觀察時,磁致伸縮棒2和梁部件73的梁間隔從基端朝向前端而變小。換言之,磁致伸縮棒2和梁部件73成為從基端向前端施加有錐形的梁構(gòu)造(錐形梁構(gòu)造)(參照圖14)。在該結(jié)構(gòu)中,由磁致伸縮棒2和梁部件73構(gòu)成的一對梁從基端朝向前端而向位移方向(上下方向)的剛性變低。因此,若向錘部59施加外力,則磁致伸縮棒2以及梁部件73能夠順暢地向位移方向(上下方向)位移,其結(jié)果,能夠減少磁致伸縮棒2產(chǎn)生的應(yīng)力在厚度方向的不均。由此,能夠使磁致伸縮棒2產(chǎn)生均勻的應(yīng)力,能夠更加提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
此外,在側(cè)面觀察時,磁致伸縮棒2與梁部件73所成的角度(錐形角度)沒有特別限定,但優(yōu)選為0.5~10°左右,更加優(yōu)選為1~7°左右。如果磁致伸縮棒2與梁部件73所成的角度在上述范圍內(nèi),則即使由磁致伸縮棒2和梁部件73構(gòu)成上述錐形梁構(gòu)造,也能夠充分縮小在基端側(cè)的磁致伸縮棒2與梁部件73的梁間隔。由此,能夠使磁致伸縮棒2產(chǎn)生更加均勻的應(yīng)力。
此外,在本實施方式中,也可以做成將線圈3卷繞于磁軛82的外周來代替卷繞于磁致伸縮棒2的結(jié)構(gòu)。由于伴隨磁致伸縮棒2中的磁通密度的變化,通過磁軛82的磁通密度也同樣地變化,因此與上述結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置1相同地使線圈3產(chǎn)生電壓。另外,在該結(jié)構(gòu)中,通過增大各連結(jié)磁軛48、58的寬度、或者各永久磁鐵的厚度,從而能夠增大磁致伸縮棒2以及梁部件73與磁軛82的間隔,因此能夠增大線圈體積。由此,能夠更加提高發(fā)電裝置1的發(fā)電效率。
此外,各部件的固定、連結(jié)例如能夠利用螺紋固定、銷的壓入、焊接、粘接劑的粘接等的方法來對各部件彼此進行固定、連結(jié)。
即使通過該第二實施方式的發(fā)電裝置1,也產(chǎn)生與上述第一實施方式的發(fā)電裝置1相同的作用、效果。
以上,基于圖示的實施方式對本發(fā)明的發(fā)電裝置進行了說明,但本發(fā)明并不限定于此。各結(jié)構(gòu)能夠置換為能發(fā)揮同樣的功能的任意的結(jié)構(gòu)、或者附加任意的結(jié)構(gòu)。
例如,也能夠組合上述第一以及第二實施方式的任意的結(jié)構(gòu)。
另外,也能夠省略兩個永久磁鐵中的一方,也能夠?qū)⒂谰么盆F的一方或者雙方置換為電磁鐵。并且,本發(fā)明的發(fā)電裝置也能夠做成省略雙方的永久磁鐵且使用外部磁場(外部磁場)進行發(fā)電的結(jié)構(gòu)。
另外,磁致伸縮棒以及梁部件的橫截面形狀均呈長方形狀,但也可以例如圓形狀、橢圓形狀、三角形狀、正方形狀、六邊角形狀那樣的多邊形狀。
另外,上述各實施方式設(shè)為永久磁鐵呈圓柱狀,但也可以呈平板狀、方柱狀、三角柱狀。
產(chǎn)生上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明,由于梁部件的構(gòu)成材料的損失系數(shù)比構(gòu)成磁致伸縮棒的磁致伸縮材料的損失系數(shù)小,因此能夠使伴隨梁部件的變形的熱能損失(構(gòu)造衰減)比伴隨磁致伸縮棒的變形的熱能損失(構(gòu)造衰減)充分小。因此,即使伴隨磁致伸縮棒的變形的熱能損失比較大,伴隨梁部件的變形的熱能損失也充分小,因此作為發(fā)電裝置整體,能夠使伴隨一對梁(磁致伸縮棒以及梁部件)的變形的熱能損失充分小。由此,能夠提高發(fā)電裝置的發(fā)電效率。因此,本發(fā)明具有產(chǎn)生上的可利用性。