发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种即使输入的振动为高出第一振动系统的共振频率的可调谐区域的高频也能够实现高效率的发电的、构造新颖的发电装置。一种发电装置(10)，其能够通过振动输入进行发电，该发电装置具有下述结构。即，该发电装置具有第一振动系统(14)和第二振动系统(16)，从而构成了多自由度振动系统，在该第一振动系统中，第一质量体构件(20)被第一弹簧构件(22)弹性支承，在该第二振动系统中，第二质量体构件(38)被第二弹簧构件(40)弹性支承，在第一质量体构件(20)与第二质量体构件(38)之间配设有发电元件(44)。而且，从振动构件(12)输入到第一振动系统(14)的振动能被发电元件(44)转换为电能。而且，第一振动系统(14)的共振频率为比从振动构件(12)输入的振动的频率的

Generator

The present invention provides a novel power generation device that can achieve high efficiency power generation even if the input vibration is a high frequency region of resonance frequency higher than the resonance frequency of the first vibration system. A power generating unit (10) capable of generating electricity by means of a vibration input having a structure like the following. That is, the power generation device has a first vibration system (14) and second (16), vibration system to form a multi degree of freedom vibration system, the vibration in the first system, the quality of the first body member (20) is the first spring member (22) elastic support, in the second vibration system, second component quality (38) second spring member (40) elastic support, quality in the first body member (20) and second (38) between the quality of component is equipped with a power generating element (44). Further, the vibration energy input from the vibration member (12) to the first vibration system (14) is converted to electrical energy by the power generating element (44). Further, the resonant frequency of the first vibration system (14) is greater than the frequency of the vibration input from the vibration member (12)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发电装置
本专利技术涉及一种能利用发电元件将振动构件的振动能转换为电能的发电装置，特别是涉及一种具有多自由度振动系统的发电装置。
技术介绍
为了应对近来对节能的高度要求，针对道路中的高架桥、桥梁，或车辆的车身、洗衣机的机身等这样的振动构件，试行了一种通过将振动能转换为电能并有效地利用的振动发电。作为用于实现振动发电的发电装置，例如，如日本特开2014－11843号公报(专利文献1)等所示，有一种发电装置，该发电装置具有双自由度振动系统，该双自由度振动系统是由第一振动系统(动力减振器)和第二振动系统(磁致伸缩发电部)构成的，在该第一振动系统中，第一质量体构件(减振器配重部)被第一弹簧构件(粘弹性构件)弹性支承，在该第二振动系统中，第二质量体构件(磁致伸缩部配重部)被第二弹簧构件(平行梁)弹性支承。而且，在专利文献1中，将第一质量体构件和第二质量体构件弹性连结起来的第二弹簧构件具有作为发电元件的磁致伸缩元件而构成，通过在振动输入时第一质量体构件与第二质量体构件发生相对位移，从而利用发电元件将振动能转换为电能。顺便要说的是，振动发电装置通常是将第一振动系统的共振频率调谐至与振动构件的主要的振动的频率大致一致，从而，能够使得输入的振动在通过第一振动系统的共振被放大后再传递给第二振动系统。由此，能够通过共振状态获得较大的第一质量体构件与第二质量体构件之间的相对位移量，从而能够提高发电元件的发电效率。另外，亦根据专利文献1可知，第一振动系统的共振频率之所以能与振动构件的振动的频率大致一致是因为第一振动系统是由能减小振动构件(基板)的振动的动力减振器构成的。然而，就专利文献1那样的现有的振动发电装置而言，可能存在下述情况：在振动构件的振动频率为大幅度地高出第一振动系统的共振频率的可调谐区域的高频的情况下，在从振动构件向第一振动系统输入振动时，无法通过共振状态使第一质量体构件与第二质量体构件发生较大的相对位移，从而难以获得足够大的第一质量体构件与第二质量体构件之间的相对位移量，导致发电效率降低。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014－11843号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术即是以上述情况为背景做成的，本专利技术要解决的问题在于，提供一种即使输入的振动的频率为高出第一振动系统的共振频率的可调谐区域的高频也能够以足够高的效率进行发电的、构造新颖的发电装置。用于解决问题的方案下面，对为了解决上述这样的问题而做成的本专利技术的技术方案进行描述。另外，下面所述的各技术方案中所采用的构成要素只要可能就能够采用任意的组合方式。即，本专利技术的第一技术方案是一种发电装置，该发电装置具有第一振动系统和第二振动系统，在该第一振动系统中，第一质量体构件被第一弹簧构件弹性支承，在该第二振动系统中，第二质量体构件被第二弹簧构件弹性支承，该发电装置利用该第二弹簧构件将该第一质量体构件和该第二质量体构件相互弹性连结起来，从而构成了多自由度振动系统，在该第一质量体构件与该第二质量体构件之间配设有发电元件，并且，该第一质量体构件能够利用该第一弹簧构件安装于振动构件，从该振动构件输入到该第一振动系统和该第二振动系统的振动能被发电元件转换为电能，其特征在于，所述第一振动系统的共振频率为比从所述振动构件向该第一振动系统输入的振动的频率的倍还小的低频，并且，该第一振动系统中的所述第一弹簧构件的损失系数为0.01以上且为0.2以下。采用做成上述这样的本专利技术的构造的发电装置的第一技术方案，即使在难以使第一振动系统的共振频率与振动构件的振动频率一致的情况下，也能够将振动能转换为电能来获得足够多的电力。即，通过将第一振动系统的共振频率设定为比振动构件的振动频率的倍还小的低频，能够使自振动构件的输入针对第一振动系统而言实质上作为冲击负荷发挥作用。其结果，能够使第一振动系统针对自振动构件的输入而产生自激共振，从而能够利用第一振动系统的共振现象有效地向第二振动系统输入振动。而且，第一振动系统中的第一弹簧构件的损失系数为0.2以下，由此，能够减小因第一弹簧构件弹性变形时的能量损失导致的第一振动系统的振动衰减，能够使第一振动系统的振动持续比较长的时间。其结果，能够持续地对被配置在第一质量体构件与第二质量体构件之间的发电元件输入振动能，从而能够针对负荷输入获得较大的与发电量。而且，第一弹簧构件的损失系数不仅为0.2以下，且还为0.01以上，由此，能够使第一振动系统产生带有足够宽的频率成分的自激振动，从而能够谋求向第二振动系统输入的振动的宽频谱化(日文：ブロード化)(输入能级足够高的振动时的频率的宽频带化)。由此，即使因零件的公差等导致第二振动系统的共振频率产生误差，也能够使第二振动系统的共振频率中的从第一振动系统向第二振动系统的输入稳定，能够抑制因发电装置的个体差异导致的不平衡，能够有效地获得作为目标的发电量。除此之外，能够避免第一振动系统的共振倍率超出所需程度的情况发生，能够限制发电元件的变形量，从而能够获得足够高的发电效率的同时能够确保发电元件的耐久性。根据第一技术方案所述的发电装置，在本专利技术的第二技术方案中，所述第二振动系统的共振频率在所述第一振动系统的共振频率的90％以上且110％以下的范围内进行调谐。采用第二技术方案，将第一振动系统的共振频率和第二振动系统的共振频率设定为彼此接近的频率，从而能够使第二振动系统针对第一振动系统的自激振动产生共振现象，能够向发电元件输入足够多的振动能。因此，能够提高被配置在第二振动系统的发电元件的发电效率，从而，能够获得较多的通过振动发电所能获得的电量。根据第一技术方案或第二技术方案所述的发电装置，在本专利技术的第三技术方案中，所述第二振动系统中的所述第二质量体构件的质量为所述第一振动系统中的所述第一质量体构件的质量的20％以下。采用第三技术方案，第二质量体构件的质量相对于第一质量体构件的质量而言足够小，能够减小第二振动系统对于第一振动系统而言作为动力减振器发挥作用而带给第一振动系统的减振效应，因此，能够有效地引起第一振动系统产生自激振动，从而能够获得较多的向发电元件输入的振动能。根据第一技术方案～第三技术方案中任一技术方案所述的发电装置，在本专利技术的第四技术方案中，所述第一弹簧构件为高分子弹性体，并且，所述第二弹簧构件为金属弹簧。采用第四技术方案，第一弹簧构件为高分子弹性体，从而，能够易于调整第一弹簧构件的损失系数，能够容易地获得与目的相应的第一弹簧构件。而且，第二弹簧构件为损失系数较小的金属弹簧，从而，能够防止向发电元件输入的振动能因第二弹簧构件弹性变形带来的能量衰减效应而减小的情况发生，能够实现高效率的发电。根据第一技术方案～第四技术方案中任一技术方案所述的发电装置，在本专利技术的第五技术方案中，所述第一振动系统针对向该第一振动系统输入间歇性的冲击负荷的所述振动构件进行安装。像第五技术方案那样，从振动构件向第一振动系统的输入并不是连续的而是间歇性的，也能够使第一振动系统以某种程度的时间宽度产生自激振动，因此，能够实现高效率的发电。另外，冲击负荷也可以是在向第一振动系统输入时实质上被视为冲击负荷的振动负荷，冲击负荷包括例如能够在相对于第一振动系统的振动周期而言足够短的时间内收敛的高频振动等。专利技术的效果采用本专利技术，本专利技术是一种发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电装置，其具有第一振动系统和第二振动系统，在该第一振动系统中，第一质量体构件被第一弹簧构件弹性支承，在该第二振动系统中，第二质量体构件被第二弹簧构件弹性支承，该发电装置利用该第二弹簧构件将该第一质量体构件和该第二质量体构件相互弹性连结起来，从而构成了多自由度振动系统，在该第一质量体构件与该第二质量体构件之间配设有发电元件，并且，该第一质量体构件能够利用该第一弹簧构件安装于振动构件，从该振动构件输入到该第一振动系统和该第二振动系统的振动能被发电元件转换为电能，其特征在于，所述第一振动系统的共振频率为比从所述振动构件向该第一振动系统输入的振动的频率的

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.30 JP 2015-0165801.一种发电装置，其具有第一振动系统和第二振动系统，在该第一振动系统中，第一质量体构件被第一弹簧构件弹性支承，在该第二振动系统中，第二质量体构件被第二弹簧构件弹性支承，该发电装置利用该第二弹簧构件将该第一质量体构件和该第二质量体构件相互弹性连结起来，从而构成了多自由度振动系统，在该第一质量体构件与该第二质量体构件之间配设有发电元件，并且，该第一质量体构件能够利用该第一弹簧构件安装于振动构件，从该振动构件输入到该第一振动系统和该第二振动系统的振动能被发电元件转换为电能，其特征在于，所述第一振动系统的共振频率为比从所述振动构件向该第一振动系统输...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川浩一，可知孝启，北垣启，胜村英则，加贺田博司，奥村秀则，
申请(专利权)人：住友理工株式会社，松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP